*14

-755651943100
دانشكدة پزشكي
پايان‌نامه جهت اخذ درجة دكتراي حرفه اي رشتة دندانپزشكي
عنوان:
ارزیابی کلینیکی و رادیو گرافیک بازسازی نقايص تروماتيك دیواره قدامی سینوس ماگزيلاري توسط ممبران های قابل جذب
استاد راهنما:
دكتر رضا شاه اكبري
دكتر برات ال… شبان
استاد مشاور:
دكتر حسين حسيني زارچ
ارائه دهنده:
سيد خليل حسيني
خرداد‌‌ماه 1385 شمارة پايان‌نامه:
چكيده
مقدمه: یکی ازانواع شایع شکستگی ها در ناحیه فک و صورت، شکستگی های ناحیه میانی صورت و استخوان گونه است که در اکثریت این شکستگی ها دیوار قدامی سینوس درگیر می شود. به دنبال شکستگی دیواره قدام سینوس، پرولاپس بافت نرم، سینوزیت، رینیت، درد و تندرنس در لمس ناحیه می تواند رخ دهد. هدف از انجام این مطالعه، بررسی کارایی بازسازی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا در بیماران دچار شکستگی دیواره با استفاده از ممبران جذبی بود.
مواد و روش: 42 بیمار پس از بررسی شرایط ورود و خروج وارد مطالعه شدند. تمامی بیماران فرم رضایتنامه آگاهانه را امضا نمودند. در 21 بیمار بازسازی دیواره قدامی سینوس همراه با پوشاندن ناحیه نقص با استفاده از ممبران قابل جذب (گروه مطالعه) و در بقیه بیماران بازسازی استخوانی (گروه کنترل) صورت نگرفت. به منظور بررسی تغییرات بیشترین عرض ناحیه نقص استخوانی و پرولاپس بافت نرم، از بیماران درانتهای جراحی و 6 ماه پس از جراحی رادیوگرافی CBCT تهییه شد. همچنین در پیگیری 6 ماهه، بیماران از لحاظ سینوزیت، تندرنس در لمس ناحیه، درد و عفونت بررسی گشتند. داده ها توسط نرم افزار SPSS نسخه 11.0 با فاصله اطمینان 95 درصد آنالیز گشتند.
نتایج: 18 بيمار در گروه مطالعه و 20 بیمار در گروه کنترل مطالعه را به اتمام رساندند. تفاوت معناداری میان عرض ناحیه بلافاصله پس از جراحی بین دو گروه مشاهده نشد (P-value >0.05). اما 6 ماه پس از جراحی، این میزان در گروه مطالعه به صورت معناداری از گروه کنترل کمتر بود (P-value <0.05). از نظر وجود درد، ترشحات و سینوزیت بین دو گروه تفاوت آماری معنادری وجود نداشت(P-value >0.05). اما میزان شیوع تندرنس در لمس و نیز کلاپس بافت نرم به صورت معناداری در گروه کنترل نسبت به مطالعه بیشتر بود (P-value <0.05).
نتیجه گیری: استفاده از ممبران های قابل جذب می تواند عوارض ناشی از شکستگی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا را بهبود بخشد در حالی که مشکلات استفاده از مش های تیتانیومی را ندارد.
کلمات کلیدی: سینوس ماگزیلا، شکستگی دیواره قدامی سینوس، ممبران قابل جذب.
فهرست
TOC o “1-3” h z u (1) فصل اول: PAGEREF _Toc353184881 h 6(1-1) پيشگفتار PAGEREF _Toc353184882 h 7(1-2) كليات PAGEREF _Toc353184883 h 8 1-2-1 مروری بر آناتومی ماگزیلا………………………………………………………………………………………8
1-2-2 ترومای ناحیه فک و صورت…………………………………………………………………………………13
1-2-3 علل شکستگی های صورت….. ………………………………………………….. ……………………….14
1-2-4 طبقه بندی شکستگی های صورت .. ……………………………………………………………………..14
1-2-5 درمان شکستگی های ناحیه میانی صورت. ………………………………………………………………16
1-2-6 مواد قابل جذب در پزشکی و دندانپزشکی: کلاژن…… ………………………………………………17
1-2-7 تهییه ممبران کلاژن……. ………………………………………………………………………………………..19
1-2-8 اضمحلال ممبران کلاژنی…… ………………………………………………………………………………..20
(1-3) مروري بر مطالعات انجام شده PAGEREF _Toc353184884 h 21(1-4) بيان مساله PAGEREF _Toc353184885 h 24(1-5) اهداف و فرضيات مطالعه PAGEREF _Toc353184886 h 26(2) فصل دوم: PAGEREF _Toc353184887 h 29
2-1 جمعیت مورد مطالعه……………………………………………………………………………………………………30
2-2 طراحی مطالعه…………………………………………………………………………………………………………….30
2-3 جراحی بازسازی…………………………………………………………………………………………………………31
2-4 بررسی علائم و میزان بهبود…………………………………………………………………………………………35
2-5 روش جمع آوري اطلاعات…………………………………………………………………………………………..36
2-6 حجم نمونه………………………………………………………………………………………………………………..36
2-7 تجزیه و تحلیل داده ها ……………………………………………………………………………………………..36
2-8 جدول متغيرها ………………………………………………………………………………………………………….37
(3) فصل سوم: PAGEREF _Toc353184903 h 38(4) فصل چهارم: PAGEREF _Toc353184904 h 48(5) مـنـابـع PAGEREF _Toc353184905 h 53Abstract……………………………………………………………………………………………………………………………….I
فهرست تصاوير
تصویر 1: نمای خارجی ماگزیلا………….. …………… …………… …………… …………… ………………………….9
تصویر 2: نمای داخلی ماگزیلا…………. ………… …………… …………… …………… …………… ……………….11
تصویر 3: نمای کامی ماگزیلا………. …………… …………… …………… …………… …………… …………………13
تصویر 4: انواع شکستگی های لفورت ( Le Fort)……….. …………… …………… …………… ……………16
تصویر 5: رادیگرافی CBCT اولیه….. …………… …………… …………… …………… …………… ……………32
تصویر 6: ایجاد برش وستیبولار و دسترسی به دیواره قدامی سینوس ماگزیلاری…………… …………32
تصویر 7: ثابت سازی قطعات استخوانی توسط میتی پلیت و پیچ…………… …………… ………………….33
تصویر 8: ممبران قابل جذب …………… …………… …………… …………… …………… …………… ……………34
تصویر 9: ثابت سازی ممبران قابل جذب و پوشش نقص استخوانی…………… …………… …………….35
فهرست جداول
جدول 1: مقایسه بیشترین عرض ناحیه نقص در دو گروه در هر اندازه گیری……………………………..41
جدول 2: مقایسه بیشترین عرض ناحیه نقص در هر گروه در دو اندازه گیری……………………………..42
جدول 3: مقایسه درد در فالوآپ میان دو گروه…………………… …………………… ………………………………43
جدول 4: مقایسه ترشحات در فالوآپ میان دو گروه…………………… …………………… ……………………..44
جدول 5: مقایسه سینوزیت در فالوآپ میان دو گروه…………………… …………………… …………………….45
جدول 6: مقایسه تندرنس در فالوآپ میان دو گروه…………………… …………………… ……………………….46
جدول 7: مقایسه کلاپس بافت نرم در فالوآپ میان دو گروه…………………… ……………………………… 47
فهرست نمودار ها
نمودار 1: توزیع جنسی بیماران…………………………………………………………………………………………………40
فصل اول:مـقـدمـه
پيشگفتاریکی ازانواع شایع شکستگی ها در ناحیه فک و صورت، شکستگی های ناحیه میانی صورت و استخوان گونه است که در اکثریت این شکستگی ها دیوار قدامی سینوس درگیر می شود (1).
علت درگیری دیواره قدامی سینوس به این علت است که به جهت اینکه، در محل اعمال نیروهای فانکشنال قرار ندارند نازک است و در انواع شکستگی های ناحیه میانی به همین دلیل دچار شکستگی می شود که علاوه بر از بین رفتن و دیواه قدامی سینوس، مخاط پوشانده سینوس را نیز درگیر می کند (1).
درگیری دیواره قدامی سینوس مشکلات زیادی را ایجاد می کند؛ تاثیر بر فرم صورت، تشکیل اسکار ناشی از روند ترمیم که ممکن است در ناژ به داخل حفره بینی رادچار مخاطره کند، پرولاپس بافت نرم به داخل سینوس و بدنبال آن کاهش حجم سینوس است که می تواند سبب عفونت و رینیت است (1-3).
با توجه به مشکلات ذکر شده بازسازی دیواره قدامی سینوس بدنبال شکستگی های میانی صورت ضروری به نظر می رسد برای این منظور تلاش هایی صورت گرفته است. با اینکه بهترین روش بازسازی دیواره قدامی سینوس با همان تکه های خود دیواره است اما بسیاری اوقات به علت خردشدگی این ناحیه امکان آن وجود ندارد و برداشت گرفت از نواحی دیگر موجب افزایش مشکلات ناحیه دهنده استخوان می شود. از اینرو بازسازی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا به دنبال شکستگی آن با استفاده از ممبران های جذبی و غیر جذبی مورد مطالعه است (1-3).
كليات1-2-1 مروری بر آناتومی ماگزیلا
استخوان ماگزیلا بعد از ماندیبل بزرگترین استخوان صورت می باشد که در هر فرد دو عدد از این استخوان وجود دارد که به هم متصل شده اند. هر کدام از دو استخوان ماگزیلا در مرز سه حفره قرار دارند؛ سقف دهان، کف حفره چشمی، دیواره طرفی و کف حفره بینی(4).
هر استخوان از یک بدنه و چهار زائده تشکیل شده است شامل زائده گونه ای، پیشانی، آلوئولار و کامی(4).
بدنه:
بدنه ماگزیلا دارای یک حفره وسیع به نام سینوس ماگزیلاری است. چهار سطح تنه عبارتند از:
سطح قدامی : در این سطح یک سری برجستگی مربوط به ریشه دندان های موجود در فک بالا به چشم می خورد که درست بالای برجستگی دندان های ثنایا، فرورفتگی ثنایا به چشم می خورد. در خارج تر از این زائده یک فرورفتگی عمیقتر به نام فرورفتگی نیش دیده می شود. در بالای فرورفتگی نیش، سوراخ تحت کاسه چشمی وجود دارد که محل خروج عروق و عصب تحت کاسه چشمی است. درست بالای این سوراخ، حاشیه تحتانی حفره کاسه چشم قرار دارد. در سمت داخل سطح خارجی توسط بریدگی بینی محدود می شود. این بریدگی در قدام و پایین به خار قدامی بینی ختم می شود (تصویر 1) (4).

تصویر 1: نمای خارجی ماگزیلا
سطح تحت گیجگاهی : این سطح از سطح قدامی توسط زائده گونه ای جدا می گردد. این سطح توسط عروق و اعصاب آلوئولار خلفی فوقانی سوراخ می گردد. قسمت تحتانی این سطح برجسته و گرد می باشد و به آن توبروزیته گفته می شود (تصویر 1) (4).
سطح کاسه چشمی : این سطح صاف و سه وجهی می باشد. در قسمت قدامی این سطح یک فرورفتگی تحت عنوان فرورفتگی تحت کاسه چشمی می باشد که محل عبور عروق و عصب تحت کاسه چشمی می باشد. در حاشیه قدامی این سطح یک بریدگی وجود دارد که به آن بریدگی اشکی گفته می شود (تصویر 1) (4).
سطح بینی : در قسمت مرکزی آن یک سوراخ مشاهده می شود که مدخل سینوس ماگزیلاری می باشد. این سوراخ محلی است که از طریق آن ترشحات سینوس به مآی میانی تخلیه می شود. در قسمت خلفی این سطح یک ناودان وجود دارد که به آن ناودان اشکی گفته می شود و ترشحات غدد اشکی را به بینی تخلیه می نماید (تصویر 1) (4).

تصویر 2: نمای داخلی ماگزیلا سینوس ماگزیلاری : حفره ای هرمی شکل است که کف آن به سمت دیواره طرفی بینی و نوک آن به سمت زائده کونه ای می باشد.مدخل این حفره در قسمت داخلی آن یا به عبارتی دیکر در سمت دیواره حفره بینی است و به آن انتروم گفته می شود. در قسمت تحتانی مجاور ریشه دندان های فک بالا می باشد. همچنین از قسمت خلفی آن عروق و اعصاب آلوئولار فوقانی عبور می نمایند (تصویر 2) (4).
زائده گونه ای : این زائده از استخوان ماگزیلا به استخوان گونه جوش می خورد و در تشکیل قوس گونه شرکت می نماید(4).
زائده پیشانی : این زائده به سمت بالا حرکت نموده و در تشکیل دیواره داخلی حفره کاسه چشمی شرکت می نماید(4).
زائده آلوئولار : این زائده اسفنجی ترین و ضخیکم ترین این اسخوان است. این زوائد دارای هشت حفره در هر سمت می باشند که پذیرای ریشه دندان ها ی فک بالا می باشند. این زوائد برای دندان نیش عمیقترین می باشند و برای آسیای بزرگ عریضترین. عضله بوکسیناتور به قسمت خارجی این زائده متصل می شود(4).
زائده کامی : یک زائده ضخیم که به صورت افقی قرار گرفته و سقف حفره دهان و کف حفره بینی را شکل می دهد. در قسمت قدام به یک استخوان مثلثی تحت عنوان پیش ماگزیلا متصل می شود و در خلف به کام نرم می چسبد. دارای دو سوراخ است : سوراخ ثنایایی در قدام و دو سوراخ در خلف که یکی سوراخ کامی بزرگ و دیگری سوراخ کامی کوچک می باشد (تصویر 3) (4).

تصویر 3: نمای کامی ماگزیلا
1-2-2 ترومای ناحیه فک و صورت
ترومای ناحیه صورت موجب صدمه به بافت نرم، دندان، اجزای استخوانی عمده صورت از جمله ماندیبل، ماگزیلا، زایگوما، کمپلکس نازواوربیتال اتموئید و ساختمان های سوپرااوربیتال می گردد. به علاوه اغلب این صدمات همراه با صدمات سایر نواحی بدن هستند. در این موارد قبل از کامل نمودند شرح حال و معاینه کامل فیزیکی، بایستی ابتدا صدماتی که نیازمند اقدامات فوری هستند کشف گردند (5).
1-2-3 علل شکستگی های صورت
عمده ترین علت شکستگی های صورت در کشور های در حال توسعه تصادفات و سوانح وسایل نقلیه موتوری می باشد. این در حالی است که در کشور های توسعه یافته، نزاع ها و خشونت در رتبه نخست علل شکستگی های دهان و فک و صورت هستند. سایر علل موجود در شکستگی ها عبارت است از: سقوط، حوادث ورزشی و حوادث شغلی (6-8).
1-2-4 طبقه بندی شکستگی های صورت
در طبقه بندی شکستگی ها به بررسی ماندیبل و ناحیه میانی صورت به صورت جداگانه می پردازیم:
شکستگی های ماندیبل
این شکستگی ها را می توان بر اساس محل آناتومیک شکستگی به انواع شکستگی کوندیل، کرونوئید، راموس، زاویه فک، تنه، سمفیز، پارا سمفیز و دنتوآلوئولار تقسیم نمود. از طرفی می توانیم شکستگی های ماندیبل را به شکستگی های چوب ترکه ای، ساده، خرد شده و مرکب تقسیم نمود (9).
وضعیت شکستگی ماندیبل نیز به دو نوع مطلوب و غیر مطلوب قابل تقسیم است. در نوع مطلوب خط شکستگی و کشش عضلانی جلو جابجایی قطعات شکسته را می گیرند. در حالی که در نوع نامطلوب کشش عضلانی موجب جابجایی قطعات شکسته می شود (9).
شکستگی های قسمت میانی صورت
شکستگی های قسمت میانی صورت عبارت اند از شکستگی هایی که بر ماگزیلا، زایگوما و کمپلکس نازواوربیتال اتموئید تاثیر می گذارند. بر این اساس این شکستگی ها را به انواع لفورت I،II،III، شکستگی های زایگوماتیکوماگزیلار، شکستگی های قوس زایگوما، یا شکستگی های نازواوربیتال اتموئید می توان تقکیک نمود (9).
شکستگی لفورت I زمانی رخ می دهد که قشار افقی به ماگزیلا وارد شده و ماگزیلا را از میان سینوس و در طول کف بینی بشکند. در صورتی که نیرو در جهت فوقانی تر به ماگزیلا وارد شود موجب می شود که ماگزیلا و کمپلکس بینی از ساختمان های اوربیت و زایگوما جدا شده و شکستگی لفورت II رخ دهد. اگر نیرو به قدری بالا وارد شود که کمپلکس نازواوربیتال اتموئید، زایگوما و ماگزیلا را از قاعده جمجمه جدا سازد، شکستگی لفورت III رخ می دهد (تصویر 4) (9).
شایعترین نوع شکستگی در این ناحیه شکستگی کمپلکس زایگوما می باشد می باشد که در حالتی رخ می دهد که نیرو به سطح طرفی گونه برخورد نماید (9).

تصویر 4: انواع شکستگی های لفورت ( Le Fort)
1-2-5 درمان شکستگی های ناحیه میانی صورت
در مان شکستگی های ناحیه میانی صورت را می توان براساس در گیری یا عدم درگیری اکلوژن تقسیم نمود (9).
در شکستگی های منفرد قوس زایگوما، زایگوما و نازواوربیتال اتموئید هدف درمان عمدتا بازیابی عملکرد طبیعی چشم، بینی و عضلات جونده به همراه زیبایی صورت می باشد (9).
در شکستگی های منفرد زایگوما جا انداختن باز عموما از طریق ترکیبی از راه های داخل دهان، کنار ابرو و اینفراوربیتال است (9).
در شکستگی قوس گونه به منظور بلند کردن قوس گونه ای و بازگرداندن آن به شکل مناسب، هم از دسترسی داخل دهانی و هم از دسترسی خارج دهانی استفاده نمود. این عمل بایتی در چند روز پس از شکستگی صورت گیرد. در غیر اینصورت و تاخیر در آن مشکلات زیادی در جاانداختن و نگه داشتن آن وجود خواهد داشت (9).
هدف از درمان شکستگی های نازواوربیتال اتموئید به دست آوردن عملکرد طبیعی نازولاکریمال و چشم با جا انداختن استخوان های بینی و الیاف گوشه چشمی میانی به وضعیت طبیعی است (9).
در شکستگی های ناحیه میانی صورت که اکلوژن نیز درگیر است اولین مرحله برقراری اکلوژن مناسب و صحیح با قرار دادن ماگزیلا در مقابل ماندیبل است. در اغلب موارد بی حرکت سازی اضافی برای نواحی شکسته لازم است. زمانی که به دنبال تثبیت بین فکی (IMF) جا انداختن استخوان مناسب انجام شده اما شکستگی ها ناپایدار هستند، برای پایدار کردن استخوان ها میتوان از سیم، تکنیک های suspension wiring یا پلیت های استخوانی استفاده نمود (9).
1-2-6 مواد قابل جذب در پزشکی و دندانپزشکی: کلاژن
استفاده از مواد قابل جذب در دندانپزشکی معاصر در حال گسترش است. یکی از بیشترین موادی که در این راستا استفاده می گردد، ممبران های کلاژنی هستند (10).
کلاژن فراوان ترین پروتئین در بدن حیوانات و انسان ها است. این ترکیب جزء اصلی تشکیل دهنده لیگامنت ها، تاندون ها و قرنیه است. کلاژن همچنین جزء ساختاری مهمی در ترکیب استخوان و دندان می باشد. الیاف کلاژن از سه رشته زنجیره پلی پپتیدی که هر کدام حاوی حدود 1000 آمینو اسید می باشد تشکیل شده است (10).
کلاژن به علت زیست تخریب پذیری عالی و نیز کمی واکنش های ایمونولوژیک، به عنوان ماده ای رایج در زمینه پزشکی، دندانپزشکی و محصولات زیبایی پیدا کرده است. همچنین کلاژن به مقدار فراوان از منابع حیوانی در دسترس است؛ پوست گاو، تاندون و یا دستگاه گوارش حیوانات از منابع رایج حیوانی مورد استفاده در علوم پزشکی هستند (10).
در جراحی های زیبایی، از کلاژن تزریقی به منظور آگمنتاسیون بافت نرم، برطرف نمودن اسکار ناشی از زخم و آکنه و نیز در حذف خطوط چروکیدگی صورت استفاده می شود. در زخم های ناشی از سوختگی از کلاژن به عنوان پوشش ناحیه زخم به منظور جلوگیری از عفونت ناحیه، کنترل تبادل مایعات از ناحیه، حفظ تنظیم دمایی پوست و نیز تسریع بهبود زخم استفاده می گردد. به علاوه، لنز های تماسی نیز از کلاژن ساخته می شوند (10-12).
از کلاژن در ساخت پروتز های عروقی به صورت تیوب های آلوگرفت که راهنمای مسیر بازسازی اعصاب محیطی می باشند، نیز استفاده می شود. همچنین از تیوب های فیبروکلاژنی به منظور در بر گرفتن کش های سیلیکونی یا تفلونی که در زیر پوست کاشته می شوند بهره گرفته می شود (13).
در علم داروسازی، به منظور تنظیم آزاد شدن داروها از بستر های کلاژنی استفاده می شود که تاکنون در سیستم های تنظیم فشار چشم توسط پیلوکارپین با موفقیت به کار رفته اند. همچنین داروهای زیر پوستی آرام آزاد شونده مانند قرص های ضد بارداری، نیز از بستر های کلاژنی در ساختار خود بهره می برند (13و 14).
در دندانپزشکی، کلاژن دارای کاربرد های متعددی است. در درمان سوختگی های دهان از این ممبران ها به صورت موفقیت آمیزی در کنترل زخم استفاده شده است. همچنین در بستن ناحیه جراحی پیوند بافت و نیز تسریع فرآیند بهبود نیز به کار رفته است (10و 15).
همچنین در درمان های پریودونتال و نیز درمان های ایمپلنت ممبران های کلاژنی به صورت یک حفاظ استفاده شده اند. در درمان های پریودونتال و بازسازی هدایت شده بافتی، ممبران کلاژن مانع از مهاجرت سلول های ناخواسته به محل پیوند خواهند شد. در این درمان، ابتدا از ممبران های غیر قابل جذب پلی تترافلوئورواتیلن (ePTFE) استفاده شد. با اینکه استفاده از ممبران های غیر قابل جذب موفقیت بالایی به همراه داشت، جراحی دوم به منظور خارج سازی آنها، تهدید کننده بافت جدیدا تشکیل شده می باشد. به این ترتیب ممبران های قابل جذب در عین موفقیت بالا در درمان پیوند بافت به صورت هدایت شده، عیب نیاز به جراحی دوم جهت خارج نمودن ممبران را نیز ندارند (15).
1-2-7 تهییه ممبران کلاژن
این ممبران ها معمولا از منابع غنی از کلاژن شامل درم پوست یا تاندون ها تهییه می شوند. با تغییر محیط یونی، pH، یا بالا بردن دما از 37 درجه همراه با سرد کردن می توان کلاژن موجود در منابع را تلخیص نمود. سپس با افزودن پپسین پایانه های تلوپپتیدی را که مسئول واکنش های آلرژیک هستند حذف می نمایند. در نهایت به منظور استریل نمودن ممبران ها، می توان از حرارت خشک، اتیلن اکساید، و یا تابش اشعه ماوراء بنفش بهره برد. اشعه، رایج ترین شیوه استریل نمودن است (16).
1-2-8 اضمحلال ممبران کلاژنی
با هجوم گرانولوسیت ها و ماکروفاژ ها، این سلول ها آنزیم های کلاژنولیتیک آزاد می کنند که باعث آغاز تجزیه ممبران می شود. در بدن انسان، می توان چهار مرحله مجزا برای این فرایند مشخص نمود: (1) هیدراسیون که با ورود مولکول های آب به مولکول، سختی و حجم دار بودن ممبران از بین می رود؛ (2) از دست دادن مقاومت که ناشی از شکسته شدن ساختار اولیه ممبران است؛ (3) از دست رفتن یکپارچگی زمانی رخ می دهد که از دست رفتن مقاومت تا حدی پیشرفت می نماید که ممبران به قطعات کوچکتر می شکند؛ (4) در نهایت از دست رفتن توده با تجزیه قطعات ممبران به آمینواسید های سازنده آن صورت خواهد گرفت. مدت زمانی که طول می کشد تا ممبران به صورت کامل تجزیه شود، بسته به درصد ترکیب ممبران بین 4 هفته الی 6 ماه متغیر است (10).
مروري بر مطالعات انجام شدهKessler و Hardt در مطالعه خود در سال 1996 به بررسی کارایی میکرومش های تیتانیومی در بازسازی نقایص استخوانی دیواره سینوس ماگزیلا پرداختند. آنها در 13 بیمار که به علل تومور، کیست های دندانی بزرگ، صدمات وارده به ناحیه گونه و تحلیل استخوان به علت سینوزیت مزمن را تحت درمان بازسازی قرار دادند. بلافاصله پس از بازسازی و 3 ماه پس از آن به منظور کنترل معاینات بالینی و رادیوگرافیک صورت گرفت. همچنین برای تمامی بیماران سینوسکوپی هم انجام داده شد. آنها نتایج مطلوبی از قبیل عدم کلاپس بافت نرم به داخل سینوس ، حفظ کانتور صورت و بازساز ی وسیع شکل سینوس را بدست آوردند(2).
Majewski و همکارانش در سال 2002 در مطالعه خود به بررسی استفاده از ترکیب سیستم های فیکساسیون قابل جذب و غیر قابل جذب در بازسازی نقایص کرانیوفاسیال ناشی از تروما پرداختند. آنها برای 9 بیمار دچار صانحه و آسیب فک و صورت، از مینی پلیت ها و اسکرو های تیتانیومی برای بازسازی باترس گونه که تحت فشار های بیشتری طی فانکشن است و از مش های قابل جذب پلیمری برای بازسازی دیواره سینوس و استخوان های کم ضخامت که طی فانکشن نیروی کمی به آنها وارد می شود استفاده نمودند. آنها بیماران را بین 4 الی 17 ماه پیگیری کرده و هیچگونه عفونت یا آبسه استریل مشاهده نکردند (17).
Kuttenberger و همکارانش در سال 2004 در مطالعه ای تحت عنوان بررسی طولانی مدت نتایج بازسازی دیواره سینوس ماگزیلا با استفاده از میکرومش های تیتانیومی توسط CT اسکن، به بررسی کارایی استفاده از این مش ها در بازسازی نقایص وسیع سینوس در 26 بیمار پرداختند. آنها بیماران را به طور میانگین به مدت 49 ماه پیگیری نمودند و از رادیوگرافی مولتی پلنار CT استفاده کردند. در بررسی رادیوگرافیک بیماران، آنها اسکار پایداری به ضخامت 3 الی 6 میلیمتر در سطح قدامی سینوس در زیر میکرومش تیتانیومی مشاهده کردند. همچنین در 70 درصد بیماران حجم سینوس مشابه سینوس مقابل بود و در مواردی هم که کاهش حجم رخ داده بود، علت آن تطبیق ضعیف مش های تیتانیومی نبوده بلکه ضخیم شدن دیواره داخلی سینوس و یا جایگیری ناصحیح ناشی از آسیب بوده است. همچنین آنها در 77 درصد بیماران عدم تغییر در ونتیلاسیون مشاهده نمودند. عدم تغییر فرم صورت و عدم تهاجم بافت نرم صورت به داخل سینوس از یافته های دیگر مطالعه آنها بوده است(3).
Top و همکارانش در سال 2004 در مزالعه خود به بررسی بالینی و رادیولوژیک بیماران دچار شکستگی های ناحیه میانی صورت همراه با درگیری سینوس پرداختند. آنها در این مطالعه 15 بیمار را به مدت میانگین 20 ماه پیگیری کردند. آنها گزارش نمودند که در 9 بیمار، سینوزیت در رادیگرافی CT اسکن مشهود بوده است. آنها همچنین در توموگرافی تابش تک فوتونی (SPECT) در 8 بیمار نتایج مثبت مشاهده نمودند. آنها در مطالعه خود اینگونه نتیجه نمودند که در بررسی های پیگیری مشکلات مربوط به شکستگی سینوس ماگزیلا مانند سینوزیت، معاینه بالینی و CT اسکن قابل اعتماد ترین تکنیک ها هستند. همچنین آنها پیشنهاد نمودند که به منظور پیگیری بهبود شکستگی های دیواره سینوس و نیز بررسی وجود سینوزیت از رادیگرافی SPECT 2 الی 3 سال پس از شکستگی استفاده گردد. آنها این تکنیک ها را قابل اعتماد ترین تکنیک ها برای جراح به منظور تشخیص مداخله و یا عدم مداخله جراحی در موارد سینوزیت پس از شکستگی دیواره سینوس ماگزیلا دانستند (5).
در سال 2008 Ballon و همکارانش در مطالعه خود به منظور بررسی اهمیت بازسازی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا پس از صدمه و ایجاد نقص، به بررسی 4 گروه از بیماران پرداختند. آنها 207 بیمار دچار شکستگی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا را به صورت متوسط 4 سال مورد پیگیری قرار دادند. بر روی بیماران گروه های 1 الی 3 جراحی های بازسازی قسمت میانی صورت بدون بازسازی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا انجام گرفت. آنها در بیماران گروه 4 با استفاده از استئوسنتز با کمک تیتانیوم، به بازسازی دیواره قدامی سینوس همراه با بازسازی ساختار های صورت پرداختند. آنها در گروه 4 نسبت به گروه 1 و 2 میزان علائم و مشکلات بالینی کمتری مشاهده کردند. به علاوه کمترین شیوع عوارض پس از جراحی در معاینات رادیوگرافیک مربوط به گروه 4 بود. آنها با استفاده از نتایج مطالعه خود این گونه نتیجه گیری نمودند که در جراحی های شکستگی های قسمت میانی صورت، توجه ویژه بایستی نسبت به بازسازی شکستگی های دیواره قدامی سینوس صورت گیرد تا از عوارض و ناراحتی های پس از شکستگی در این ناحیه جلوگیری شود (1).
بيان مسالهیکی از انواع شایع شکستگی ها در ناحیه فک و صورت، شکستگی های ناحیه میانی صورت و استخوان گونه است که در اکثریت این شکستگی ها دیوار قدامی سینوس درگیر می شود (1).
علت درگیری دیواره قدامی سینوس در اکثر تروما های وارده به این ناحیه، نازکی این دیواره به علت عدم وجود فانکشن بر آن در حالت طبیعی است. همچنین فشار های کمی هم که به آن وارد می شوند، توسط استخوان های پرینازال و باترس زایگوماتیک به اطراف منتقل می شوند. از اینرو شکستگی های به دنبال نیرو هایی که به ناحیه میانی صورت وارد می شوند بسیار محتمل است که علاوه بر از بین رفتن و دیواه قدامی سینوس ، مخاط پوشانده سینوس را نیز درگیر می کند (1).
درگیری دیواره قدامی سینوس مشکلات زیادی را ایجاد می کند. یکی از مشکلاتی که بدنبال شکستگی دیواره قدامی سینوس می تواند اتفاق افتد تاثیر بر فرم صورت است (1-3).
از مشکلات دیگری که بدنبال شکستگی دیواره قدامی سینوس اتفاق می افتد ، تشکیل اسکار ناشی از روند ترمیم که ممکن است در ناژ به داخل حفره بینی رادچار مخاطره کند که سبب مشکلات زیادی شود (1-3).
از مشکلات دیگری که بدنبال شکستگی دیواره قدامی سینوس ایجاد می شود پرولاپس بافت نرم به داخل سینوس و بدنبال آن کاهش حجم سینوس است که می تواند سبب عفونت و رینیت شود (1-3).
با توجه به مشکلات ذکر شده بازسازی دیواره قدامی سینوس بدنبال شکستگی های میانی صورت ضروری به نظر می رسد. برای این منظور تلاش هایی صورت گرفته است و روش های مختلفی ارائه شده است. یکی از این روش ها ، بازسازی با میکرومش های تیتانیومی است اشکال این روش در این است که تداوم استخوانی مورد نظر را ایجاد نمی کند و محل با بافت اسکار پر می شود (2و3).
اما بهترین روش بازسازی دیواره قدامی سینوس با همان تکه های خود دیواره است که بسیاری اوقات به علت خردشدگی این ناحیه امکان آن وجود ندارد و برداشت گرفت از نواحی دیگر موجب افزایش مشکلات ناحیه دهنده استخوان است (1) .
دراین میان به نظر می رسد یکی از روشهایی که بازسازی دیواره قدامی سینوس کمک می کند استفاده از ممبران در این ناحیه است که از يک سو با ایجاد یک داربست به تشکیل استخوان کمک می کند و سبب تداوم استخوان می شود و از سوی دیگر نیاز به برداشت گرفت های اتوژن که مشکلات خاص خود از قبیل موربیدیتی ناحیه دهنده گرفت است را بر طرف می کند(2).
هدف از انجام این مطالعه بررسی کارایی ممبران های قابل جذب بازسازی دیواره قدامی سینوس در موارد شکستگی های ناحیه میانی صورت و بررسی توانایی استفاده از آن در کاهش مشکلات مذکور است.
اهداف و فرضيات مطالعهالف) هدف كلي:
ارزیابی کلینیکی و رادیو گرافیك بازسازی دیواره قدامی سینوس ماگزيلاري توسط ممبران قابل جذب
ب) اهداف اختصاصي:
تعيين بیشترین عرض ناحیه نقص در دیواره قدامي سینوس ماگزيلاري در قبل و 6 ماه بعد از عمل جراحي بازسازی توسط راديوگرافي CBCT در گروه کنترل.
تعيين بیشترین عرض ناحیه نقص در دیواره قدامي سینوس ماگزيلاري در قبل و 6ماه بعد از عمل جراحي بازسازی توسط راديوگرافي CBCT در گروه مطالعه.
مقایسه تغییرات بیشترین میزان عرض ناحیه نقص استخوان در دیواره قدامي سینوس ماگزيلاري در قبل و 6ماه بعد از عمل جراحي بازسازی توسط راديوگرافي CBCT در گروه کنترل.
مقایسه تغییرات بیشترین میزان عرض ناحیه نقص استخوان در دیواره قدامي سینوس ماگزيلاري در قبل و 6ماه بعد از عمل جراحي بازسازی توسط راديوگرافي CBCT در گروه مطالعه.
مقایسه تغییرات بیشترین میزان عرض ناحیه نقص استخوان در دیواره قدامي سینوس ماگزيلاري در گروه کنترل و مطالعه در دو فاصله زمانی.
تعيين فراواني وجود یا عدم وجود کلاپس بافت نرم در سینوس ماگزيلاري 6ماه بعد از عمل جراحي بازسازی توسط راديوگرافي CBCT در گروه کنترل.
تعيين فراواني وجود یا عدم وجود کلاپس بافت نرم در سینوس ماگزيلاري 6ماه بعد از عمل جراحي بازسازی توسط راديوگرافي CBCT در گروه مطالعه.
مقایسه فراواني وجود یا عدم وجود کلاپس بافت نرم در سینوس ماگزیلاری 6 ماه بعد از عمل جراحي بازسازی توسط راديوگرافي CBCT در گروه کنترل و مطالعه.
تعيين فراواني وجود درد در دو گروه مطالعه و کنترل در ماه 6 پس از جراحی
مقایسه فراواني وجود درد در دو گروه مطالعه و کنترل در ماه 6 پس از جراحی.
تعيين فراواني وجود ترشحات چرکی در دو گروه مطالعه و کنترل در ماه 6 پس از جراحی
مقایسه فراواني وجود ترشحات چرکی در دو گروه مطالعه و کنترل در ماه 6 پس از جراحی
تعيين فراواني وجود تندرنس ناحیه گونه در دو گروه مطالعه و کنترل در ماه 6 پس از جراحی
مقایسه فراواني وجود تندرنس ناحیه گونه در دو گروه مطالعه و کنترل در ماه 6 پس از جراحی
ج) اهداف كاربردي:
استفاده از ممبران قابل جذب در بازسازی دیواره قدامی سینوس ماگزیلاری و کمک به کاهش مشکلاتی از قبیل سینوزیت و تغییر فرم صورت
د) فرضيات يا سؤالات تحقيق:
آیا میزان تشکیل استخوان در دیواره قدامی سینوس 6ماه بعد عمل جراحي توسط راديوگرافي CBCT در گروه کنترل و مطالعه يکسان است؟
آیا فراواني وجود یا عدم وجود کلاپس بافت نرم 6ماه بعد عمل جراحي توسط راديوگرافي CBCT در گروه کنترل و مطالعه يکسان است؟
آیا ميزان شیوع درد، ترشحات چركي و تندرنس ناحيه گونه، 6 ماه پس از جراحي در دو گروه کنترل و مطالعه يكسان است؟
فصل دوم:روش كار
مطالعه حاضر مطالعه ای کارآزمایی بالینی بود که به صورت پایلوت صورت گرفت.
2-1 جمعیت مورد مطالعه
در این مطالعه بیماران مراجعه کننده به بیمارستان امدادی شهید کامیاب دارای شکستگی دیواره قدامی سینوس بودند با امضای رضایتنامه آگاهانه وارد مطالعه شدند.
معيارهاي ورود به مطالعه برای بیماران عبارت بود از:
بیمارانی دارای شکستگی در دیواره قدامی سینوس یاشند .
بیمارانی که سابقه سینوزیت نداشته باشند .
بیمارانی که سابقه شکستگی خرد شده دیواره سینوس نداشته باشند .
عرض نقص استخوانی کمتر از mm6 باشد.
بیمارانی که یکی از شرایط زیر را داشتند از مطالعه خارج گردیدند:
عدم شرکت بیمار در جلسات فالوآپ
ترومای مجدد ناحیه گونه
2-2 طراحی مطالعه
در این مطالعه بیمارن به صورت تصادفی و براساس جدول اعداد تصادفی به دو گروه تقسیم شدند. در یک گروه ممبران قابل جذب به منظور بازسازی ناحیه دارای نقص قرار داده شد و در گروه دیگر درمان به صورت معمول و بدون بازسازی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا صورت گرفت.
2-3 جراحی بازسازی
در ابتدا رادیگرافی CBCT از بیماران گرفته شد (تصویر 5). بیماران وارد شده به مطالعه، پس از بیهوشی عمومی و انجام برش در ناحیه وستیبول مجاور شکستگی، دسترسی به دیواره قدامی سینوس ماگزیلاری ایجاد گشت (تصویر 6). سپس ریداکشن مناسب در ناحیه گونه و میانی صورت انجام گرفت و در نهایت ثابت سازی توسط مینی پلیت یا پیچ صورت گرفت (تصویر 7).
سپس در گروه کنترل بدون انجام کار خاصی برای بازسازی دیواره قدامی سینوس، برش جراحی با نخ بخیه ویکریل 0-3 دوخته شد.
این درحالی است که در گروه مطالعه نقص ایجاد شده ناحیه قدامی سینوس با استفاده از ممبران قابل جذب CenoMembrane (شرکت همانند ساز بافت کیش، ایران) پوشانده شد (تصویر 8). در نهایت ناحیه برش بوسیله نخ بخیه ویکریل 0-3 به استخوانهای اطراف یا مینی پلیت ثابت شد و سپس برش دوخته شد (تصویر 9).
دستورات پس از جراحی به بیماران داده شد: آنتی بیوتیک: Co-Amaxiclove 3 بار در روز به مدت یک هفته، اسپری بینی بکلومتازون 4 بار در روز، سودوافدرین 30mg 4 بار در روز.
گفتنی است که تمامی جراحی ها توسط یک جراح با تجربه صورت گرفت.

تصویر 5: رادیگرافی CBCT اولیه

تصویر 6: ایجاد برش وستیبولار و دسترسی به دیواره قدامی سینوس ماگزیلاری

تصویر 7: ثابت سازی قطعات استخوانی توسط میتی پلیت و پیچ

تصویر 8: ممبران قابل جذب

تصویر 9: ثابت سازی ممبران قابل جذب و پوشش نقص استخوانی
2-4 بررسی علائم و میزان بهبود
پس از 6 ماه بیمار به منظور برسی علائم موجود تحت معاینه بالینی قرار گرفت. علائم بالینی مورد بررسی عبارت بودند از: تندرنس ناحیه گونه ، ترشح چرک و وجود درد. سپس به منظور بررسی میزان بازسازی استخوانی نقص دیواره قدامی سینوس ماگزیلاری از نظر استخوان سازی و کلاپس بافت نرم به داخل سینوس، رادیوگرافی CBCT درخواست گردید. میزان استخوان تشکیل شده در ناحیه نقص با مقایسه بیشترین عرض نقص در رادیوگرافی پس از عمل با این میزان در رادیوگرافی 6 ماه پس از عمل ثبت گردید.
2-5 روش جمع آوري اطلاعات
شيوه گردآوري اطلاعات، ميداني و ابزار گردآوري اطلاعات، مشاهده بود.
2-6 حجم نمونه
با توجه به محدود بودن تعداد بیمارن و نیز عدم وجود مطالعه مشابه، تمامی بیمارن مراجعه کننده به بیمارستان شهید کامیاب از مرداد 1390 تا مرداد 1391 که دارای شرایط ورود به مطالعه بودن در این مطالعه شرکت نمودند.
2-7 تجزیه و تحلیل داده ها
به منظور بررسی ارتباط میان نحوه مدیریت شکستگی دیواره قدامی سینوس و علائم بالینی در ماه 6، از آزمون Fisher’s Exact test و نیز به منظور مقایسه تغییرات استخوانی ناحیه نقص، از آزمون Paired Sample استفاده گردید. در این مطالعه، فاصله اطمینان 95% انتخاب گردید.

2-8 جدول متغيرها
نام متغير نقشنوعمقياستعريف کاربرديواحد اندازه گيريميزان تشکيل استخوان وابسته کمي نسبتي بیشترین میزان عرض ناحیه نقص استخوانی در دیواره قدامی سینوس در ماه 6 در مقایسه با این میزان بلافاصله پس از جراحی در CBCT mm
کلاپس بافت نرم وابستهکيفياسمي وجود- عدم وجود زمان اندازه گيري مستقل کيفي اسمي قبل عمل،6 ماه بعد عمل زمان اندازه گيري
وجود درد وابستهکيفياسمي وجود- عدم وجود ترشحات چرکي وابستهکيفياسمي وجود- عدم وجود تندرنس وابستهکيفياسمي وجود- عدم وجود گروه مستقلكيفياسمي گروه كنترل – گروه مطالعه فصل سوم:نـتـايـج
در این مطالعه بالینی، 42 بیمار دارای شرایط ورود به مطالعه شرکت نمودند.
از میان شرکت کنندگان 3 بیمار به علت عدم مراجعه به منظور جلسه فالوآپ از مطالعه حذف شدند. یک بیمار هم به علت صدمه مجدد به ناحیه گونه از مطالعه حذف گردید.
بدین ترتیب 38 بیمار با میانگین سنی 73/8 ± 33/27 در مطالعه تا انتها شرکت نمودند. میانگین سنی بیماران در دو گروه بر مبنای آزمون تی زوجی تفاوت معناداری نداشت (P-value = 0.639). توزیع بیماران بر مبنای جنسیت در نمودار 1 نمایش داده شده است.
از این میان شرکت کنندگان در مطالعه، 21 مورد (%26/55) شکستگی در دیواره قدامی سینوس ماگزیلا سمت چپ و 17 مورد (%74/44) در سمت راست بودند.
در گروه کنترل 18 بیمار (%37/47) و در گروه مطالعه 20 بیمار (%63/52) قرار گرفتند.

نمودار 1: توزیع جنسی بیماران
میانگین بیشترین میزان عرض ناحیه نقص بلافاصله پس از جراحی در دو گروه برابر 45/1 ± 23/4 بود. 6 ماه پس از جراحی این میزان به 78/1 ± 83/3 رسید که از نظر آماری تفاوت معنادار نبود (P-value = 0.102). بیشترین عرض ناحیه نقص به تفکیک دو گروه در جدول 1 مشاهده می شود. در بررسی بلافاصله پس از جراحی، دو گروه از نظر عرض ناحیه نقص تفاوت آماری معناداری با یکدیگر نداشتند. این در حالی است که 6 ماه پس از جراحی، بیشترین عرض ناحیه نقص در گروه مطالعه به صورت معناداری از گروه کنترل کمتر بود.
جدول 1: مقایسه بیشترین عرض ناحیه نقص در دو گروه در هر اندازه گیری
P-value
انحراف معیار میانگین تعداد گروه زمان
0.488 13/1 31/4 20 مطالعه بلافاصله پس از جراحی
63/1 12/4 18 کنترل 0.039 71/1 14/3 20 مطالعه 6 ماه پس از جراحی
93/0 07/4 18 کنترل با مقایسه بیشترین عرض ناحیه نقص در هر گروه میان اندازه گیری بلافاصله پس از جراحی و 6 ماه پس از آن، تفاوت آماری معنادری در گروه مطالعه مشاهده شد. در حالی که این تفاوت در گروه کنترل معنادار نبود (جدول 2).
جدول 2: مقایسه بیشترین عرض ناحیه نقص در هر گروه در دو اندازه گیری
P-value
انحراف معیار میانگین تعداد زمان گروه
0.671 63/1 12/4 18 بلافاصله پس از جراحی کنترل
93/0 07/4 18 6 ماه پس از جراحی 0.021 13/1 31/4 20 بلافاصله پس از جراحی مطالعه
71/1 14/3 20 6 ماه پس از جراحی در میان شرکت کنندگان در مطالعه، از 20 بیمار گروه مطالعه، 4 نفر از آنها پس از 6 ماه دارای درد در ناحیه بودند. این در حالی است که در گروه کنترل، از میان 18 نفر 3 نفر پس از 6 ماه دارای درد بودند. بر اساس آزمون Fishers’ Exact test میان درد 6 ماه پس از جراحی و نوع مداخله درمانی ارتباط معناداری مشاهده نشد(جدول 3).
جدول 3: مقایسه درد در فالوآپ میان دو گروه
P-value
شیوع تعداد
گروه
0.989 17/0 3 کنترل
20/0 4 مطالعه
از نظر شیوع ترشحات پس از جراحی، در گروه کنترل 5 بیمار دچار عفونت محل جراحی پس از عمل شدند که 4 مورد آنها با درمان آنتی بیوتیک بهبود یافتند و در یک مورد نیازمند مداخله جراحی و خارج کردن سکستر و یکی از پیچ های شل شده در ناحیه شدیم. در گروه مطالعه 3 مورد عفونت پس از عمل مشاهده شد که همگی با درمان آنتی بیوتیکی بهبود یافتند. با استفاده از آزمون Fishers’ Exact test میان ترشحات 6 ماه پس از جراحی و نوع مداخله درمانی ارتباط معناداری مشاهده نشد(جدول 4).
جدول 4: مقایسه ترشحات در فالوآپ میان دو گروه
P-value
شیوع تعداد گروه
0.438 28/0 5 کنترل
15/0 3 مطالعه
6 ماه پس از جراحی در گروه کنترل 6 مورد دارای علائم کلینیکی و رادیوگرافیک سینوزیت بودند. در حالی که این تعداد در گروه مطالعه 2 مورد بود. از نظر آماری، ارتباط معناداری میان نوع مداخله جراحی و شیوع ترشحات سینوسی در آنالیز Fishers’ Exact test مشاهده نشد (جدول 5).
جدول 5: مقایسه سینوزیت در فالوآپ میان دو گروه
P-value شیوع تعداد گروه
0.117 33/0 6 کنترل
10/0 2 مطالعه
از نظر تندرنس در لمس 6 ماه پس از جراحی، در گروه کنترل 10 بیمار و در گروه مطالعه 3 بیمار دارای علامت بودند. با استفاده از آزمون Fishers’ Exact test تفاوت آماری معناداری میان شیوع تندرنس و نوع مداخله جراحی وجود داشت (جدول 6).
جدول 6: مقایسه تندرنس در فالوآپ میان دو گروه
P-value شیوع تعداد گروه
0.016 56/0 10 کنترل
15/0 3 مطالعه
در جلسه فالوآپ، از میان بیماران درمان شده در گروه کنترل، 7 مورد کلاپس بافت نرم در ناحیه دیواره قدامی سینوس ماگزیلا در رادیوگرافی مشاهده شد. این در حالی است که در گروه مطالعه، 2 بیمار این عارضه را نشان دادند. بر اساس آزمون آماری Fishers’ Exact test میان نوع مداخله در موارد شکستگی دیواره قدامی سینوس ماگزیلا و کلاپس بافت نرم صورت ارتباط معناداری وجود داشت (جدول 7).
جدول 7: مقایسه کلاپس بافت نرم در فالوآپ میان دو گروه
P-value شیوع تعداد گروه
0.038 33/0 6 کنترل
05/0 1 مطالعه
فصل چهارم:بحث و نتيجه‌گيري
هدف جراحی های فک و صورت بازسازی آناتومی فک و صورت به گونه ای است که اثرات کمی از صدمه (اسکار، مواد آرتیفکت یا نقص عملکرد) باقی بماند. با استفاده از یک ترمیم موفق می توان مقاومت و موقعیت صحیح اجزاء فک و صورت را بازسازی نمود به گونه ای که بستری یکپارچه برای بافت نرم ناحیه تامیین گردد.
در شکستگی های ناحیه میانی صورت، توجه ویژه ای بایستی معطوف دیواره قدامی سینوس ماگزیلا گردد. چرا که این ساختار به علت عدم وارد شدن نیرو های سنگین طی عملکرد و فانکشن طبیعی آن، ضعیف و آسیب پذیر می باشد. از طرفی بازسازی این دیواره نازک در شکستگی ها، می تواند از عوارض و ناخوشی های دراز مدت پس از جراحی جلوگیری نماید. مهمترین این عارضه ها، پرولاپس بافت نرم ناحیه گونه به داخل سینوس ماگزیلاری و آسیمتری صورت، کشش بافت اسکار به داخل سینوس، اینتروژن و به داخل رانده شدن قطعات استخوانی، سکستر استخوانی، سينوزيت و آزردگی مخاط در نتیجه تماس با قطعات تیز استخوانی می باشد.
Kuttenberger و همكارانش در مطالعه خود اهميت بازسازي ديواره قدامي سينوس را در بازگرداني حجم سينوس و برگرداندن شرايط نرمال تنفس نشان دادند (3). آنها اينگونه ذكر نمودند كه اين بازگرداني به جلوگيري از خطر عفونت سينوس نيز كمك خواهد نمود. در مطالعه حاضر ميزان بروز ترشحات پس از جراحي و نيز احتمال بروز سينوزيت در گروه مطالعه كمتر از گروه كنترل بود.
با اینکه غشاء اشنایدرین که پوشاننده سطح داخلی سینوس است دارای قدرت بازسازی بسیار بالایی است، بدون وجود بستری محکم- که می تواند استخوان، ممبران تیتانیومی، و یا ممبران قابل جذب باشد- قادر به بازسازی کامل ناحیه نقص نمی باشد. بنابراین در نواقص بزرگ بافت همبندی جانشین غشاء اشنايدرين شده و نیز اسکار تشکیل دهنده دیواره قدامی سینوس خواهد بود. این بافت ترمیمی در مقایسه با غشاء اشنایدرین فیبروز بوده و فاقد غدد ترشحی سروزی می باشد. Kuttenberger و همکارانش به دنبال استفاده از میکرومش های تیتانیومی در بازسازی دیواره سینوس مشاهده نمودند که بافت اسکار پایداری در زیر مش پس از برداشتن آن وجود داشت. آنها این بستر اسکار را عامل جلوگیری از پرولاپس بافت نرم به داخل سینوس دانستند. به گونه ای که در هیچکدام از بیماران پرولاپس مشاهده نشد. همچنين Kuttenberger و همكارنش در مطالعه خود در چند مورد تشكيل استخوان نازكي را مشاهده نمودند اما اين استخوان در مطالعه آنها جانشين كاملي براي ديواره از دست رفته نبود. آنها اهميت بازسازي اوليه را به علت همين عارضه استفاده از تيتانيوم (تشكيل بافت همبندي و اسكار) دانستند (3). در مطالعه حاضر بيشترين عرض ناحيه نقص در پيگيري 6 ماهه در گروه مطالعه به صورت معناداري كمتر از گروه كنترل بود كه نشاندهنده كارايي ممبران هاي قابل جذب در ايجاد بستري به منظور تشكيل بافت و. بسته شدن ناحيه نقص مي باشد. همچنين شیوع پرولاپس بافت نرم در گروهی که بازسازی با استفاده از ممبران قابل جذب صورت گرفت به صورت معناداری نسبت به گروه کنترل کمتر صورت گرفت که مشابه نتایج مطالعه Kuttenberger و همکاران بود (3). همچنين Kessler و Hardt در مطالعه خود در بازسازي نقایص استخوانی دیواره سینوس ماگزیلا با استفاده از میکرومش های تیتانیومی، نتيج مشابهي نسبت به مطالعه حاضر شامل عدم کلاپس بافت نرم به داخل سینوس ، حفظ کانتور صورت و بازسازی وسیع شکل سینوس بدست آوردند (2).
همچنين با توجه به نتايج مطالعه حاضر ميزان شيوع تندرنس در استفاده از ممبران هاي قابل جذب به ميزان قابل توجهي كاهش يافت. اين موضوع مي تواند مربوط به جلوگيري از وارد آمدن تحريكات به غشاء اشنايدرين و التهاب آن با استفاده از بازسازي ديواره قدامي سينوس باشد. اين نتايج منطبق بر نتايج حاصل از مطالعه Ballon و همكارنش مي باشد كه ميزان شيوع تورم و درد در لمس ناحيه در گروهي كه بازسازي ديواره قدامي سينوس صورت گرفته بود نسبت به ساير گروه ها كمتر بود
مش هاي تيتانيومي، خود مي توانند باعث حساسيت حرارتي در ناحيه شوند. همچنين در صورت ايجاد انديكاسيون براي خارج سازي آنها، جراحي دوم و در نتيجه تروماي مضاعف ايجاد خواهد شد (2). استفاده از ممبران هاي قابل جذب با توجه به كارايي مشابه و عدم وجود مشكلات مذكور در مقايسه با مش هاي تيتانيومي گزينه بهتري در بازسازي ديواره قدامي سينوس ماگزيلا در موارد شكستگي مي باشند.
Kuttenberger و همکارانش، نیز Kessler و Hardt،Ballon و همكارانش، Majewski و همکارانش و نيز Top و همکارانش در مطالعات خود از راديوگرافي CT اسكن به منظور بررسي و پيگيري وضعيت سينوس در زمان هاي مختلف استفاده نمودند. با توجه به دوز بالاي تابش اشعه در اين راديوگرافي نسبت به راديوگرافي CBCT، در مطالعه حاضر از راديوگرافي CBCT به منظور بررسي وضعيت نقص استخواني سينوس بلافاصله پس از جراحي .و 6 ماه پس از آن استفاده گرديد (1-3 و 5 و 17).
Kuttenberger و همکارانش و نیز Kessler و Hardt در مطالعات خود از میکرومش های تیتانیومی برای بازسازی دیواره قدامی سینوس بهره بردند (2و 3). این در حالی است که Majewski و همکارانش با استفاده از ممبران قابل جذب از جنس های متنوع شامل استرئوپلیمر لاکتیک اسید، L-لاکتیک اسید نیمه کریستالیزه و پلیمر های DL-لاکتیک اسید آمورفوس استفاده نمودند (17). در مطالعه حاضر از ممبران قابل جذب از جنس کلاژن که از درم تهییه شده بودند استفاده گردید.
مـنـابـعBallon A, Landes CA, Zeilhofer HF, Herzog M, Klein C, Sader R. The importance of primary reconstruction of the traumatized anterior maxillary sinus wall. J Craniomaxillofacial surg 2008 Mar;19(2):505-9
Kessler P, Hardt N. The use of micro-titanium mesh for maxillary sinus wall reconstruction. J Craniomaxillofac Surg 1996; 24: 317-321
Kuttenberger JJ, Hardt N, Treumann TC. Long-term results following reconstruction of maxillary sinus wall defects with titanium micro-mesh: a CT-based study. Mund Kiefer Gesichtschir 2004;8:330-336
Williams PL, Warwick R, Dyson M, Bannister LH: Gray`s Anatomy. 37th ed. United Kingdom: Churchill Livingstone CO.1989.P.267-359
Top H, Aygit C, Sarikaya A, Karaman D, Firat F. Evaluation of maxillary sinus after treatment of midfacial fractures. J Oral Maxillofac Surg 2004;62:1229-1236.
Gassner R, Tuli T, Hachl O, et al. Cranio-maxillofacial trauma: A 10-year review of 9543 cases with 21,067 injuries. J Craniomaxillofac Surg 2003; 31: 51-7.
Ansari MH. Maxillofacial fractures in Hamedan province, Iran: A retrospective study (1987-2001). J Craniomaxillofac Surg 2004; 32: 28-32.
Maladiere E, Bado F, Meningaud JP, et al. Aetiology and incidence of facial fractures sustained during sports: A prospective study of 140 patients. Int J Oral Maxillofac Surg 2001; 30: 291-97.
Hupp JR, Ellis E, Tucker MR: Con–porary oral and maxillofacial surgery. 5th ed. St Louris: The CV Mosby CO.2008.P. 205-244
Patino MG, Neiders ME, Andreana S, Noble B, Cohen RE. Collagen as an implantable material in medicine and dentistry.
Oliver RF. Scars and collagen implantation. Burns 1987;13: S49–S55.
Spira M, Liu B, Xu Z, et al. Human amnion collagen for soft tissue augmentation—biochemical characterization and animal observations. J Biomed Mater Res. 1994;28:91–96.
Rao KP. Recent developments of collagen-based materials for medical applications and drug delivery sys–s. J Biomater Sci Polym Ed. 1995;7: 623–645.
Vasantha R, Sehgal PK, Rao KP. Collagen ophthalmic inserts for pilocarpine drug delivery sys–. Int J Pharm. 1988;47:95–102.
Wang H-L. Guided tissue regeneration. Dent Clin North Am. 1998; 42:505–523
Bell E, Ivarsson B, Merrill C. Production of a tissue like structure by contraction of collagen lattices by human fibroblasts of different proliferative potential in vitro. Proc Natl Acad Sci U S A. 1979;76:1274–1279.
Majewski WT, Yu JC, Ewart C, Aguillon A. Posttraumatic craniofacial reconstruction using combined resorbable and nonresorbable fixation sys–s. Ann Plast Surg 2002;48:471–476

ABSTRACT:
Background:
Method:
Results:
Conclusion:
Keywords:

Mashad University of Medical Sciences
School of MedicineA thesis presented for the degree of ………….. in ………….
Title:
How to write a thesis?
Supervisors:
Dr. ……………..
Advisers:
Dr. …………….
By:
……………………….

*15

دانشكده دندانپزشکی
مرکز تحقیقات دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد
پايان نامه جهت دريافت درجه دكتراي دندانپزشکی
عنوان:ارزیابی مشکلات پریودنتال مولردوم ماگزیلاری پس از برداشتن پیونداستخوان از ناحیه توبروزیته
اساتید راهنما:
دکتر رضا شاه اکبری
دکتر مجیدرضا مختاری
استادمشاور:
دکتر مجید عشق پور
نگارش:
اعظم کاظمی مقدم
شماره پایان نامه:2696سال تحصیلی: 93-1392

دانشكده دندانپزشکی
مرکز تحقیقات دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد
پايان نامه جهت دريافت درجه دكتراي دندانپزشکی
عنوان:
ارزیابی مشکلات پریودنتال مولردوم ماگزیلاری پس از برداشتن پیونداستخوان از ناحیه توبروزیته
اساتید راهنما:
دکتر رضا شاه اکبری
دکتر مجیدرضا مختاری
استادمشاور:
دکتر مجید عشق پور
نگارش:
اعظم کاظمی مقدم
شماره پایان نامه:2696 سال تحصیلی: 93-1392
تقدیم به :

تشکر از :

فهرست مندرجات
TOC f A h z t “فهرست” cچکیده PAGEREF _Toc389856241 h 1فصل اول:کلیات و مروری بر متون و مقالات
(۱-۱)مقدمه: PAGEREF _Toc389856242 h 4(٢-۱)کلیات: PAGEREF _Toc389856243 h 6(۱-٢-۱)تعریف پریودنتیت: PAGEREF _Toc389856244 h 6(٢-٢-۱) نحوه پراکندگي بيماري: PAGEREF _Toc389856245 h 7(۳-٢-۱)انواع پریودنتیت: PAGEREF _Toc389856246 h 9(۴-٢-۱)عوامل خطرساز بيماري: PAGEREF _Toc389856247 h 10(۵-٢-۱)تشخیص پریودنتیت: PAGEREF _Toc389856248 h 12(۶-٢-۱)عوامل مرتبط بانقص پریودنتال در دیستال مولردوم: PAGEREF _Toc389856249 h 13(۷-٢-۱)اصول طراحی فلپ: PAGEREF _Toc389856250 h 14(۸-٢-۱)مروری بر آناتومی ماگزیلا: PAGEREF _Toc389856251 h 16(۹-٢-۱)سطح خلفی یا سطح زیرگیجگاهی ماگزیلا: PAGEREF _Toc389856252 h 17(۱۰-٢-۱)مواد پیوند استخوانی: PAGEREF _Toc389856253 h 19(۱۱-٢-۱)تهيه استخوان از منابع داخل دهاني: PAGEREF _Toc389856258 h 25(۳-۱)مروری برمطالعات انجام شده: PAGEREF _Toc389856259 h 28(۴-۱)بیان مسئله و ضرورت انجام تحقيق: PAGEREF _Toc389856260 h 37(۵-۱)اهداف و فرضيات: PAGEREF _Toc389856261 h 41فصل دوم: مواد وروش ها
(۱-٢)جمعيت مورد مطالعه: PAGEREF _Toc389856262 h 44(٢-٢)روش نمونه گیری: PAGEREF _Toc389856263 h 44(۳-٢)حجم نمونه: PAGEREF _Toc389856264 h 44(۴-٢)روش اجرای طرح: PAGEREF _Toc389856265 h 44(۵-٢)معیارهای ورود و خروج مطالعه: PAGEREF _Toc389856266 h 45(۶-٢)شیوه و ابزار گردآوری اطلاعات: PAGEREF _Toc389856267 h 45(۷-٢)شاخص پلاک ایندکس Silness & Leo (PI): PAGEREF _Toc389856268 h 46(۸-٢)شاخص ضریب لثه ای (GI): PAGEREF _Toc389856269 h 47(۹-٢) شاخص عمق پاکت (PD): PAGEREF _Toc389856270 h 47(۱۰-٢)شاخص ازدست دادن چسبندگی لثه (AL): PAGEREF _Toc389856271 h 48(۱۱-٢)شاخص خونریزی هنگام پروب کردن (BOP): PAGEREF _Toc389856272 h 48(۱٢-٢)عملیات جراحی: PAGEREF _Toc389856273 h 49(۱۳-٢)اندازه گیری های پس از جراحی: PAGEREF _Toc389856274 h 53(۱۴-٢)جدول متغيرها: PAGEREF _Toc389856275 h 54(۱۵-٢)روش تجزیه و تحلیل داده ها و بررسی آماري: PAGEREF _Toc389856276 h 55فصل سوم: یافته ها و نتایج
(۱-۳)عمق پاکت: PAGEREF _Toc389856277 h 56(٢-۳)شاخص پلاک: PAGEREF _Toc389856278 h 59(۳-۳)ازدست دادن چسبندگی لثه: PAGEREF _Toc389856279 h 61(۴-۳)شاخص لثه: PAGEREF _Toc389856280 h 63(۵-۳)شاخص خونریزی: PAGEREF _Toc389856281 h 65فصل چهارم: بحث
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
(۱-۵)نتیجه گیری: PAGEREF _Toc389856282 h 78(٢-۵)نقاط قوت ومحدودیت های مطالعه: PAGEREF _Toc389856283 h 78(۳-۵)پیشنهادات: PAGEREF _Toc389856284 h 80فصل ششم: منابع
Reference PAGEREF _Toc389856285 h 75چکیده انگلیسی80ضمائم…………………………………… I-II
فهرست جداول
TOC f G h z t “جدول” cجدول(۱-۳). مقایسه میانگین عمق پاکت در دو زمان قبل و شش ماه بعد عمل PAGEREF _Toc389856498 h 57جدول(2-۳).میانگین،انحراف معیار،میانه،کمترین و بیشترین PAGEREF _Toc389856499 h 59جدول(3-۳). میانگین،انحراف معیار،میانه،کمترین و بیشترین مقدار شاخص از دست دادن چسبندگی لثه در دو زمان اندازه گیری شده PAGEREF _Toc389856500 h 61جدول(4-۳). میانگین،انحراف معیار،میانه،کمترین و بیشترین مقدار شاخص لثه در دو زمان اندازه گیری شده PAGEREF _Toc389856501 h 63جدول (5-۳). فراوانی خونریزی مشاهده شده در دو زمان اندازه گیری شده PAGEREF _Toc389856502 h 65

فهرست نمودار ها
TOC h z t “نمودار” cنمودار (1-3). توزیع نمرات عمق پاکت در دو زمان اندازه گیری شده PAGEREF _Toc389857753 h 58نمودار(2-3).میانگین شاخص پلاک در قبل و شش ماه بعد عمل PAGEREF _Toc389857754 h 60نمودار(3-3).میانگین چسبندگی لثه در قبل و شش ماه بعد عمل PAGEREF _Toc389857755 h 62نمودار(4-3).میانگین شاخص لثه در قبل و شش ماه بعد عمل PAGEREF _Toc389857756 h 64

فهرست تصاویر
TOC h z t “اشکال” c(۱-۱)آناتومی سطح خارجی استخوان ماگزیلاری PAGEREF _Toc389857858 h 17(٢-۱)آناتومی سطح داخلی استخوان ماگزیلاری PAGEREF _Toc389857859 h 18(۳-۱)نمایی از اعصاب ناحیه ی استخوان ماگزیلاری PAGEREF _Toc389857860 h 19(۴-۱)نوعیBlock graft PAGEREF _Toc389857861 h 21(۵-۱)پیوند اتوژن برداشته شده از استخوان کورتیکال مندیبل PAGEREF _Toc389857862 h 21(۶-۱)مناطق قابل استفاده جهت تهیه بلوک اتوژن از استخوان مندیبل PAGEREF _Toc389857863 h 22(٧-۱)پارتیکل های استخوانی آلوژن PAGEREF _Toc389857864 h 23(۸-۱)نمای شماتیک قراردادن گرفت استخوانی به همراه ممبران در یک ساکت دندانی جهت حفظ استخوان PAGEREF _Toc389857865 h 38(۹-۱)نمای شماتیک قراردادن پیوند استخوان در مجاورت ایمپلنت در یک ریج آتروفیک PAGEREF _Toc389857866 h 39(۱-٢)بررسی میزان استخوان موجود در دیستال مولر دوم براساس رادیوگرافی PA PAGEREF _Toc389857867 h 50(٢-٢) فرز Trephine به قطر mm ۵ PAGEREF _Toc389857868 h 50(۳-٢)محل برداشت پیوند استخوان در ناحیه ی توبروزیته PAGEREF _Toc389857869 h 51(۴-٢)گرفت برداشته شده از ناحیه ی توبروزیته PAGEREF _Toc389857870 h 52

باسمه تعالي
اينجانب …………………. دانشجوي رشته …………………………….، به شماره دانشجويي ………….. تاييد مي‏نمايم كه كليه‏ي نتايج اين پايان نامه، كار اينجانب و بدون هرگونه دخل و تصرف است و موارد نسخه برداري شده از آثار ديگران را با ذكر كامل مشخصات آورده‏ام. در صورت اثبات خلاف مندرجات فوق، به تشخيص دانشگاه مطابق با ضوابط و مقررات حاكم (قانون حمايت از حقوق مولفان و مصنفان و قانون ترجمه و تكثير كتب و نشريات و آثار صوتي، ضوابط و مقررات آموزشي، پژوهشي و انضباطي ….) با اينجانب رفتار خواهد شد و حق هرگونه اعتراض در خصوص احقاق حقوق مكتسب و تشخيص و تعيين تخلف و مجازات را از خويش سلب مي‏كنم. در ضمن، مسؤوليت هرگونه پاسخگويي به اشخاص، اعم از حقيقي و حقوقي و مراجع ذي‏صلاح (اعم از اداري و قضايي)، بر عهده‏ي خودم خواهد بود و دانشگاه هيچ مسؤوليتي در اين باره نخواهد داشت.
نام و نام خانوادگي دانشجو:
امضا و تاريخ:

حق برداشت
نسخه برداري (به هر روش) چه از متن كامل يا از استخراج‏ها، تنها با هماهنگي دستورالعمل ارائه شده توسط نويسنده‏ي ثبت شده در كتابخانه مركزي دانشگاه علوم پزشكي مشهد امكان پذير است. جزئيات از طريق كتابخانه دانشكده‏ي مربوط قابل دسترسي است. تكثير نسخه‏هاي بيشتر به هر شكل از كپي‏هاي موجود، براساس اين دستورالعمل بدون اجازه‏ي كتبي نويسنده، امكان پذير نيست.
مالكيت حقوق معنوي ذكر شده در اين پايان نامه، متعلق به دانشگاه علوم پزشكي مشهد ‏است. در صورت هرگونه توافق قبلي بر خلاف اين مالكيت با شخص سوم، امكان استفاده‏ي بدون اجازه‏ي كتبي دانشگاه كه شرايط چنين توافقي را تعيين مي‏نمايد، مجاز نمي‏باشد.
استفاده از پايان نامه در مقاله‏ها يا هر نوشته‏ي علمي، منوط به ذكر منبع و با رعايت ضوابط انتشارات دانشگاه علوم پزشكي مشهد مي‏باشد.
چکیدهمقدمه:یکی از بهترین روش ها برای بازسازی نواقص استخوانی در ناحیه دهان ودندان بیماران٬استفاده از پیوند اتوژن است که هنوز به عنوان استاندارد طلایی جهت آگمنتاسیون نواحی دچار کمبود استخوان٬در نظر گرفته می شود.مناطق داخل دهانی متعددی برای برداشت این گرفت استخوانی وجود دارد که توبروزیته ماگزیلا به دلیل دسترسی راحت تر و عوارض جراحی کمتر٬محل مناسبی جهت برداشت مقادیر محدود استخوان می باشد.
هدف از انجام این مطالعه٬ارزیابی مشکلات پریودنتال مولر دوم ماگزیلاری پس از برداشتن پیوند استخوان از ناحیه توبروزیته می باشد.
مواد وروش ها:۱۵ بیمار مراجعه کننده به بخش جراحی و ایمپلنت دانشکده دندانپزشکی مشهد٬با محدوده سنی ۲۰ تا ۴۰ سال٬پس از بررسی شرایط ورود و خروج٬وارد مطالعه شدند.
برای هر بیمار شاخص های عمق پاکت٬از دست دادن چسبندگی لثه٬شاخص پلاک٬شاخص لثه و خونریزی بعد از پروب کردن٬در سه ناحیه شامل میددیستال٬دیستو باکال و دیستولینگوال از هر دندان٬در دو زمان قبل و ۶ ماه بعد از جراحی٬اندازه گیری و ثبت شدند.
نتایج:طبق نتایج به دست آمده از مقایسه میانگین عمق پاکت در دیستال مولر دوم ماگزیلا٬در دو زمان قبل و ۶ ماه بعد از عمل٬مشاهده می گردد که این شاخص به میزان ۴/۱۵٪ کاهش یافته است که این میزان کاهش٬معنی دار بوده است.( ۰۰۲/۰P=)
سه شاخص پلاک ٬از دست دادن چسبندگی لثه و شاخص لثه به صورت رتبه ای ارزیابی شدند که هر سه با گذشت زمان به طور معنی داری کاهش یافته اند.(شاخص پلاک۰۰٢/۰=P)(از دست دادن چسبندگی لثه۰۲۵/۰=P) (شاخص لثه۰۷۷/۰=P)
میزان خونریزی مشاهده شده در ۶ ماه پس از جراحی ۴/٢۱٪کاهش داشته است اما این میزان کاهش معنی دار نبوده است.(۲۵۰/۰ P=)
نتیجه گیری:برداشتن گرفت استخوانی از ناحیه توبروزیته٬منجر به ایجاد مشکلات پریودنتال برای مولر دوم ماگزیلاری مجاور این ناحیه٬نخواهد شد و استخوان ساپورت کننده در دیستال آن٬چنانچه در طی جراحی دچار صدمه شده باشد٬دوباره بازسازی شده به طوری که عمق پاکت و عرض بیولوژیک نرمالی خواهیم داشت.
واژگان کلیدی:توبروزیته ی ماگزیلا-مولر دوم فک بالا-پریودنتیت-پیوند استخوان

-189230-62230000-327660-62230000
فصل اول:
کلیات و مروری بر متون و مقالات

(۱-۱)مقدمه: عواملی مانندپریودنتیت مزمن٬تروما٬مالفورماسیون و نئوپلازی ها می توانند منجر به آتروفی٬ بدشکلی و حتی کاهش عملکرد ریج آلوئولار شوند که بدین ترتیب در زیبایی٬جویدن و یا قرار دادن ایمپلنت جهت تجدید فانکشن جویدن٬اختلال ایجاد می کنند)۱(بنابراین ترمیم این نواحی با افزایش ریج به کمک استفاده از گرفت های استخوانی٬روشی معمول در جراحی های فک و صورت در نظر گرفته می شود.
در این میان با وجود برخی پیشنهادات اخیر درمورد تکنولوژی تعویض استخوان٬گرفت استخوانی اتوژن به دلیل خاصیت استئواینداکتیو٬استئوکنداکتیو و قابل قبول بودن برای سیستم ایمنی٬همچنان بیشترین پذیرش را در جراحی های نوسازی فک و صورت دارند.(۳۰)این نوع پیوند های استخوانی را می توان از مناطق داخل دهانی و نیز خارج دهانی تهیه نمود.(٢۶٬۳۰٬۱)
در بین منابع داخل دهانی٬سمفیز و راموس مندیبل جهت تهیه ی بلوک استخوانی و توبروزیته ی ماگزیلا برای تهیه ی پارتیکل ها به کار می روند.با وجود اهمیت این گرفت های استخوانی در بازسازی ریج٬نمی توان مشکلات و عوارض حاصل از برداشت آن را برای بافت های مجاور نواحی دهنده٬نادیده گرفت.
یکی از عوارض احتمالی قابل مطرح برای این نوع جراحی ها٬بروز مشکلات پریودنتال برای دندان های مجاور ناحیه ی جراحی است.از دست رفتن چسبندگی لثه و بافت های پریودنشیوم و به دنبال آن ایجاد پاکت در دیستال این دندان ها و بروز پریودنتیت٬نتیجه ی قابل پیش بینی به عنوان عارضه برای این نوع جراحی ها٬درنظر گرفته می شود.
مطالعات و اطلاعات مربوط به جراحی های ناحیه ی توبروزیته ی ماگزیلا بسیار محدود است.بیشتر مطالعات به بررسی مشکلات پریودنتال به وجودآمده در جراحی های مولر سوم پرداخته اند.(۳٢و۳۱ و ٢۹-٢۷ و ٢۴-٢٢)
بنابراین هدف از انجام این مطالعه٬ارزیابی تأثیر برداشت پیوند استخوانی از ناحیه ی توبروزیته ی ماگزیلا بر پلاک ایندکس٬ایندکس خونریزی٬ایندکس لثه ای٬عمق پاکت و میزان از دست دادن چسبندگی لثه٬قبل و ۶ ماه بعد از انجام جراحی می باشد.

(٢-۱)کلیات:(۱-٢-۱)تعریف پریودنتیت: پریودنتیت به صورت بیماری التهابی بافت های حمایت کننده دندان می باشد که توسط میکروارگانیسم های خاص یا گروهی از میکروارگانیسم های خاص ایجاد می گردد و با تخریب وسیع لیگامان پریودنتال و استخوان آلوئولار به همراه تشکیل پاکت، تحلیل لثه و یا هر دو٬مشخص می شود.
نمای کلینیکی که باعث شناسایی پریودنتیت از ژنژیویت می شود حضور Attachment loss کلینیکی قابل تشخیص در پریودنتیت می باشد. این حالت معمولاً به همراه تشکیل پاکت و تغییرات در دانسیته و ارتفاع استخوان آلوئولار مجاور می باشد. در بعضی موارد ، ممکن است به همراه از دست رفتن چسبندگی (Attachment loss)، تحلیل لثه نیز روی دهد.
بنابراین اگر اندازه گیری عمق پاکت بدون اندازه گیری میزان چسبندگی کلینیکی (Clinical Attachment level) انجام شود ٬بیماری پیشرونده بصورت مخفی باقی مانده و تشخیص داده نمی شود.
علائم کلینیکی التهاب نظیر تغییر در رنگ، فرم، قوام و خونریزی حین پروب کردن ممکن است همیشه شاخص مثبتی برای Attachment loss پیشرونده نباشند ولی به هر حال هنوز هم وجود خونریزی حین پروب کردن در جلسات متوالی کنترل بیمار، شاخص قابل اطمینانی برای حضور التهاب و احتمالی برای ایجاد Attachment loss (AL) در ناحیه خونریزی کننده می باشد.
AL همراه با پریودنتیت به صورت مداوم یا به صورت طغیان های دوره ای (Periodic) پیشرفت می کند (۳۳).
(٢-٢-۱)نحوه پراکندگي بيماري: پريودنتيت مزمن٬يک بيماري مختص به موضع(site-specific) به شمار مي آيد. علائم کلينيکي پريودنيت مزمن – يعني آماس، تشکيل پاکت، از بين رفتن اتصالات و تحليل استخوان – به اثرات مستقيم تجمع پلاک زير لثه اي در یک موضع خاص٬ نسبت داده مي شود. در نتيجه اين اثر موضعي، ايجاد پاکت، تحليل استخوان و از بين رفتن اتصالات ممکن است در يک سطح دندان اتفاق بيفتد در حالي که ساير سطوح سالم و دست نخورده باقي بمانند. به عنوان مثال، يک سطح پروگزيمال با تجمع مزمن پلاک مي تواند دچار از بين رفتن اتصالات شود در حالي که سطح فاسيال عاري از پلاک همان دندان ممکن است سالم باشد.
به علت مختص به موضع بودن پریودنتیت، وقتي تعداد کمي از نواحي دچار از دست دادن اتصالات و تحليل استخوان باشند،پریودنتیت به صورت موضعي(Localized)و زماني که بيشتر نواحي دهان مبتلا باشند، تحت عنوان منتشر(Generalized) توصيف مي شود.
پريودنتيت مزمن مي تواند عمودي و يا افقي باشد. زماني که از دست دادن اتصالات و تحليل استخوان در يک سطح دندان بيشتر از سطح مجاور باشد، تحليل عمودي، و زماني که ميزان از دست دادن اتصالات و تحليل استخوان در اکثر سطوح دندان يکسان باشد تحليل افقي خواهد بود. تحليل عمودي استخوان معمولاً با ضايعات استخواني زاویه دار و پاکت هاي داخل استخوان(Intrabony) مرتبط است. تحليل استخوان افقي هم معمولاً با پاکت فوق استخوان(Suprabony) همراه است.( ٢)

(۳-٢-۱)انواع پریودنتیت:پريونتيت خفيف : اگر بيشتر از ۱تا ۲ميليمتر از دست دادن اتصالات اتفاق نيفتاده باشد، تخريب از نوع خفيف مي باشد.
پريودنتيت متوسط : اگر ۳تا ۴ميليمتر از دست دادن اتصالات روي داده باشد، تخريب پريودنتال متوسط در نظر گرفته مي شود.
پريودنتيت شديد : در صورت وجود از دست دادن اتصالات به ميزان ۵ميليمتر و بيشتر، تخريب پريودنتال شديد به حساب مي آيد. (۲)
ضايعات با سرعت پيشرفت بيشتر اغلب در نواحي اينترپروگزيمال قرار دارند و معمولاً با نواحي که تجمع پلاک بيشتر و کنترل پلاک آنها مشکل تر است مرتبط هستند.
شيوع و شدت پريودنتيت مزمن با بالا رفتن سن، افزايش پيدا مي کند و عموماً دو جنس را يکسان درگير مي کند. پريودنتيت يک بيماري مرتبط با سن است ولي وابسته به سن نمي باشد. به عبارت ديگر سن فرد عامل افزايش شيوع بيماري نيست و در واقع طول مدتي که بافت هاي پريودنتال با تجمع مزمن پلاک مقابله مي کنند شيوع بيماري را افزايش مي دهد. (۳)
از آن جايي که تجمع پلاک اولين عامل شروع تخريب پريودنتال است، هر عاملي که تجمع پلاک را تسهيل کند و يا از برداشت پلاک طي روش هاي بهداشت دهان ممانعت به عمل آورد، مي تواند براي بيمار مضر باشد.
عوامل نگهدارنده پلاک در شکل گيري و پيشرفت پريودنتيت مزمن مهم هستند چون ميکروارگانيسم هاي پلاک را در مجاورت بافت هاي پريودنتال نگه داشته و محيط مناسبي را براي رشد و بلوغ باکتري هاي پلاک فراهم مي نمايند.
جرم به عنوان مهمترين عامل نگهدارنده پلاک شناخته شده است چون توانايي نگهداري و پرورش باکتري هاي پلاک را در سطح ناصاف خود دارد. به همين دليل حذف جرم جهت برقراري سلامت پريودنشيوم ضروري است.
مارژين ها و يا اورهنگ هاي زير لثه اي رستوريشن ها، پوسيدگي هايي که به زير لثه گسترش پيدا کرده اند، فورکاهاي عريان شده به علت تحليل استخوان و از بين رفتن اتصالات، دندان هاي دچار کراودينگ و با موقعيت نامناسب و تقعرها و شيارهاي ريشه از جمله فاکتورهايي هستند که در گير پلاک و ممانعت از حذف آن دخيل هستند. (۲)
(۴-٢-۱)عوامل خطر ساز بيماري:پریودنتیت یک بیماری عفونی است که مرتبط به گروهی از باکتری های عمدتاً گرم منفی می باشد. پاتوژنز بیماری پریودنتال و نقش عوامل میکروبی به تفصیل در کارگاه جهانی پریودنتیکز در سال ۱۹۹۶مرور شد. بعد از بررسی متون علمی، اعضا مجمع بالاتفاق نتیجه گرفتند که براساس مدارک علمی موجود ۳میکروارگانیزم زیر را می توان به عنوان عوامل اتیولوژیک در نظر گرفت:
A.actinomyce–comitans ، Porphyromonas gingivilis و Tannerella Forsythia بود.
از میان این باکتری ها، gingivalis.Pو T.forsythia غالباً در پریودنتیت مزمن و A.a معمولاً در پریودنتیت مهاجم یافت می شوند. مدارک نشان می دهد که میکروارگانیزم های دیگر نیز ممکن است در ایجاد پریودنتیت درگیر شوند. (۴)اگرچه این پاتوژن ها در ایجاد پریونتیت لازمند، ولی وجود آنها بدین منظور کافی نیست.
مطالعات اپیدمیولوژیک نشان داده اند که وجود میکروارگانیزم ها در پلاک زیر لثه ای تنها قسمت کوچکی از موارد پریودنتیت را توجیه می کند. برای توضیح این یافته ها، محققین پریودنتال اخیراً شروع به صحبت درباره ی یک الگوی جدید در مورد اتیولوژی پریودنتیت بالغین کرده اند. این الگو نشان می دهد که میکروارگانیزم ها علت پریونتیت هستند ولی بروز کلینیکی بیماری (وسعت و شدت آن) بستگی دارد به این که چگونه میزبان به گسترش و بیماری زایی بار میکروبی پاسخ می دهد.
در پاسخ به پاتوژن های پریودنتال و اندوتوکسین های آنها، سلول های ایمنی در پریودنشیوم مخصوصاً مونوسیت ها، واسطه های پیش التهابی از قبیل پروستاگلاندین E، اینترلوکین 1 و TNF ترشح می کنند. پاسخ التهابی بدن، کوششی در جهت حفظ خود در مقابل عوامل بیماری زا است ولی در همان زمان، التهاب می تواند منجر به تخریب بافت همبندی و استخوان شود. بدین وسیله بدن می کوشد تا خود را از شر دندان عفونی خلاص کند. (۴)
تحقیقات اپیدمیولوژیک زیادی بر روی شناسایی عوامل محیطی میزبان که در شروع و پیشرفت بیماری پریودنتال دخیلند، صورت گرفته است. از میان همه ی عوامل محیطی شناخته شده که مرتبط با پریونتیت می باشند، کشیدن سیگار ممکن است مهمترین آنها باشد.
عامل آغاز گر اصلي بيماري پريودنتيت مزمن، تجمع پلاک بر سطح دندان و لثه در محل تلاقي دندان ولثه است. از بين رفتن اتصالات و تحليل استخوان با افزايش نسبت ارگانيسم هاي گرم منفي در پلاک زير لثه اي و افزايش ارگانيسم هايي که به طور اختصاصي پاتوژن شناخته شده اند ارتباط دارد.Prophyrononas gingivalis، Tannerella forsythia و Treponema denticola که تحت عنوان “Red complex” هم شناخته مي شوند غالباً با ازبين رفتن اتصالات و تحليل استخوان پيشرونده در پريودنتيت مزمن در ارتباط مي باشند. شناسايي ويژگي هاي اين ميکروارگانيسم ها و ساير ميکروارگانيسم هاي پاتوژن و ارتباطشان با از دست داد اتصالات و تحليل استخوان به ارائه فرضيه پلاک اختصاصي در ايجاد پريودنتيت مزمن منتهي شد.
بر اساس اين فرضيه اگر چه ميکروارگانيسم هاي گرم منفي پلاک زير لثه اي در پريودنتيت افزايش پيدا کرده اند ولي نسبت هاي افزايش يافته اعضاي Red complex و احتمالاً ميکروارگانيسم هاي ديگري سبب تسريع تحليل استخوان و از بين رفتن اتصالات مي باشند. مکانيسم دقيق اين وقايع هنوز مشخص نشده است، ولي ممکن است اين باکتري ها بر سلول هاي پاسخ آماسي و سلول ها و بافت هاي ميزبان يک اثر موضعي داشته که منجر به فرآيند بيماري مختص به موضع گردد.(۵)
(۵-٢-۱)تشخیص پریودنتیت: بیماری های پریودنتال توسط علائم و نشانه های التهاب لثه و یا تخریب بافت های پریودنتال مشخص می گردد. مشخصه پریودنتیت از دست رفتن اتصالات بافت همبندی است که از CEJ یا درست در ناحیه اپیکالی تر از آن آغاز شده و در امتداد سطح ریشه، به سمت اپیکال گسترش می یابد. تشخیص کلینیکی مرسوم بر اساس اندازه گیری از دست رفتن چسبندگی بافت همبند به سطوح ریشه (تحلیل کلینیکی چسبندگی) و تحلیل استخوان آلوئولار (تحلیل رادیوگرافیک استخوان) صورت می گیرد. (۶)
تشخيص کلينيکي پريودنيت مزمن از طريق بررسي تغييرات آماسي مزمن در لثه مارژينال، وجود پاکت هاي پريودنتال و از بين رفتن اتصالات ميسر مي باشد و در راديوگرافي بر اساس وجود تحليل استخوان تشخيص داده مي شود.
رادیوگرافی به عنوان یک وسیله کمکی ارزشمند در تشخیص بیماری های پریودنتال، تعیین پروگنوز بیماری و ارزیابی نتیجه درمان مطرح است. با این وجود رادیوگرافی فقط یک جزء کمکی برای معاینات کلینیکی است و جایگزین آن نمی باشد. (۷)
از لحاظ بالینی پریودنتیت بر اساس وجود پاکت پریودنتال، پروب کردن پاکت، عمق پاکت، خونریزی هنگام پروب کردن (Bleeding on Probing)، حد چسبندگی (Level of attachment) و تحلیل استخوان آلوئول تشخیص داده می شود. (۸)
(۶-٢-۱)عوامل مرتبط با نقص پریودنتال در دیستال مولر دوم:خارج کردن مولر سوم مندیبل می تواند,باعث ایجاد نقص پریودنتال در سطح دیستال مولر دوم شود.(۹و۱۰)این نقص پریودنتال با افزایش عمق پروبینگ مشخص می شود.سن بالا(۱۰و۱۱)افقی یا مزیوانگولار بودن مولر سوم(۱۱-۱٢و۱۴)و وجود پلاک در سطح دیستال مولر دوم(۱۳و۱۵)مرتبط با وجود نقص پریودنتال در سطح دیستال مولر دوم مندیبل به دنبال جراحی مولر سوم است.برخی مطالعات بر طراحی فلپ در ایجاد یا عدم ایجاد نقص پریودنتال به تفصیل پرداخته اند.(۱۶و۱۷)
(۷-٢-۱)اصول طراحی فلپ:واژه فلپ به معنای یک قسمت از نسج نرم می باشد که:
۱)توسط برش جراحی ایجاد ومشخص شده باشد.
۲)عروق تغذیه کننده برای خودش داشته باشد.
۳)امکان دسترسی به نسوج زیرینش وجود داشته باشد.
۴)به راحتی بتواند در موقعیت اولیه قرار گیرد.
۵)توسط بخیه در جای خودش ثابت بماند وترمیم شود.
انتخاب صحیح نوع فلپ٬باعث کاهش طول درمان وافزایش سرعت بهبودی زخم پس از جراحی می گردد.
اگر هدف جراحی برداشتن یا تغییرات در استخوان است٬تمامی نسوج قرار گرفته روی استخوان٬بایستی کنار زده شود.به علاوه فلپ موکوپریوستال باید کامل ودر برگیرنده پریوست باشد چون پریوست اولین بافت مسئول در ترمیم استخوان است.
اگر استخوان از روی کورتکس آلوئول دندانی برداشته شود٬برش جراحی بایستی mm ۸-۶دورتر از لبه های استخوان برداشته شده٬قرار گیرد.اگر لبه های برش روی استخوان سالم قرار نگیرد٬فلپ تمایل دارد که در داخل حفره استخوان جمع شود که این مسئله باعث باز شدن زخم واختلال در ترمیم می گردد.
فلپ های ماگزیلا خیلی به ندرت باعث صدمه به عناصر آناتومیک این ناحیه می شوند ودر سطح فاسیال زائده آلوئولار ماگزیلا٬اعصاب و شریان در معرض خطری وجود ندارد.
به منظور جلوگیری از آسیب به عروق واعصاب نازوپالاتین در سطح پالاتال ماگزیلا٬ تا حد امکان از انواع برش های عمودی در این ناحیه باید اجتناب شود و در صورت ضرورت٬ بهتر است فقط در منطقه ی کانین و پرمولر اول ایجاد گردد.
خانم Maria Mercedesوهمکارانش در سال ۲۰۰۳در مطالعه ای آینده نگر بر روی ٢۷بیمار با ۴ دندان مولر سوم نهفته مندیبل در اسپانیا٬دونوع فلپ مارژینال وپارامارژینال را مورد مقایسه قرار دادند.در مطالعات آنها٬هرچند که عوارض معمول جراحی ازجمله درد٬تریسموس وتورم در هردو نوع فلپ یکسان گزارش شده است با این حال در فلپ پارامارژینال dehiscences مشاهده شده درحالیکه این اتفاق در نوع مارژینال رخ نداده است. گرچه پاکت پریودنتال تشکیل شده در دیستال مولر دوم بعد از جراحی حذف مولر سوم نهفته٬ در نوع فلپ مارژینال نسبت به فلپ پارامارژینال در ۵ تا۱۰روز اول بیشتر بوده٬اما بعد از گذشت ۳ماه چنین تفاوتی بین دو نوع تکنیک مشاهده نمی شود.بنابراین آنها دریافتند که فلپ پارامارژینال هیچ برتری بر نوع مارژینال ندارد.(۱۶)
وهمچنین آقای Jakse N و همکارانش در سال ٢۰۰٢ در استرالیا که بر رویمقایسه ی دو نوع فلپ مختلف کاربردی برایجراحی مولر سوم نهفته ی مندیبل٬و تأثیر آنها در ترمیم اولیه زخم٬ مطالعه ای انجام دادند٬فلپ مثلثی اصلاح شده را بر نوع Envelope برتر دانسته٬از آن جهت که به طور قابل توجهی کمتر منجر به باز شدن زخم می شود.(۱۷)
(۸-٢-۱)مروری بر آناتومی ماگزیلا:استخوان ماگزیلا بعد از مندیبل بزرگترین استخوان صورت محسوب می شود که از اتصال استخوان های ماگزیلاری راست و چپ فک فوقانی٬شکل می گیرد.
این استخوان در تشکیل سقف حفره دهان٬کف و جدار طرفی بینی٬کاسه چشم٬حفرات اینفراتمپورال و پتریگوپالاتین شرکت دارد و دارای یک جسم وچهار زائده ی فرونتال٬زایگوماتیک٬آلوئولار و پالاتین می باشد.سینوس ماگزیلاری به عنوان بزرگترین سینوس پارانازال در سطح داخلی این استخوان جای دارد.(۱۸)

(۱-۱)آناتومی سطح خارجی استخوان ماگزیلاری(۹-٢-۱)سطح خلفی یا سطح زیر گیجگاهی ماگزیلا:سطح خلفی محدب بوده و جدار قدامی حفرات اینفراتمپورال و پتریگوپالاتین را ایجاد می نماید.در بخش مرکزی این سطح٬دو یا سه سوراخ دیده می شود که محل عبور عروق و اعصاب آلوئولار خلفی-فوقانی می باشد.از بخش خلفی-تحتانی این سطح٬برجستگی ماگزیلاری(Tuber Maxillary)شکل می گیرد که به آن الیافی از عضله ی پتریگوئید داخلی٬اتصال دارد.
این عضله از فوسای پتریگوئید استخوان اسفنوئید شروع می شود و الیافی از آن به توبروزیته اتصال دارد و به سطح داخلی زاویه مندیبل خاتمه پیدا می کند.این عضله به همراه عضله پتریگوئید خارجی٬در ایجاد حرکت دورانی فک٬ایفای نقش می کند.(۱۸)

(٢-۱)آناتومی سطح داخلی استخوان ماگزیلاری
(۳-۱)نمایی از اعصاب ناحیه ی استخوان ماگزیلاری(۱۰-٢-۱)مواد پیوند استخوانی:استخوان برخلاف بافتهاي ديگر ظرفيت منحصر به فردي براي بازسازي کامل خود دارد. اصلي ترين عامل محدود کننده، حفظ فضا براي تشکيل استخوان مي باشد. مواد پيوند استخواني براي تسهيل تشکيل استخوان در يک فضاي مشخص به وسيله اشغال آن فضا و متعاقباً رشد استخوان ( و جايگزيني ماده پيوندي) به کار مي روند. مکانيسم هاي بيولوژيکي که استفاده از مواد پيوند استخواني را حمايت مي نمايند عبارتند از:
osteoconduction ، osteoinduction، osteogenesis.
Osteoconduction ، به تشکيل استخوان به وسيله استئوبلاستها از مارژين ضايعه برروي مواد پيوند استخواني اطلاق مي شود. موادي که خاصيت osteoconduction دارند به عنوان يک داربست براي رشد استخوان عمل مي نمايند. اين مواد نه مهار کننده تشکيل استخوان هستند و نه باعث القاي تشکيل استخوان مي شوند. اين مواد تنها اجازه تشکيل نرمال استخوان توسط استئوبلاست به درون ضايعه پيوند شده در طول سطح ماده پيوندي را مي دهند. مواد پيوند استخواني osteoconductive تشکيل استخوان را به وسيله پل زدن در فاصله بين استخوان موجود و يک منطقه دور تسهيل مي نمايند چرا که در غير اين صورت ضايعه با استخوان پر نمي شود.
Osteoinduction،به تشکيل استخوان جديد از طريق تحريک استئوپروژنيتورهاي ضايعه (يا از طريق عروق) و تبديل آنها به استئوبلاست و شروع تشکيل استخوان جديد، گفته می شود. اين مراحل با القاي تشکيل استخوان به وسيله سلول ها که در غير اين صورت غير فعال مي مانند، شروع مي شود. واسطه های شیمیایی سلولي مي توانند سلولهای استخوان ساز را فعال نمايند.
Osteogenesis،زماني ايجاد مي شود که استئوبلاستهاي زنده درون پيوند استخواني وجود داشته باشند. منبع خوني کافي و امکان زيست سلول ها باعث مي شود تا اين استئوبلاستها مراکز جديد استخوان سازي را درون گرفت ايجاد نمايند.(۱۹)انواع مواد پيوندي که تاکنون براي بازسازي استخوان اطراف ايمپلنت مورد استفاده قرار گرفته در ۴گروه زير جاي مي گيرد.
-A مواد پيوندي اتوژن (Autogenous bone grafts):مواد پيوندي هستند که از يک محل در يک فرد به محل ديگر در همان فرد انتقال داده مي شوند.این مواد تنها مواد پیوندی هستند که حاوی سلول های زنده و قابل قبول سیستم ایمنی بوده و در استخوان سازی اولیه٬نقش اصلی و اساسی را ایفا می کنند.این نوع از مواد پیوندی بیشترین مورد مصرف را در جراحی فک و صورت دارند.
پیوند استخوانی اتوژن از مناطق مختلف بدن فرد و به اشکال مختلف تهیه می شود.

(۴-۱)نوعی Block graftپیوند های استخوانی از این نوع می توانند به اشکال زیر استفاده شوند:
۱)استخوان کورتیکال٬نظیر استخوان به دست آمده از جمجمه یا زاویه ی فک پایین

(۵-۱)پیوند اتوژن برداشته شده از استخوان کورتیکال تنه و راموس مندیبل۲)استخوان اسفنجي
۳)استخوان کورتیکوکانسلوس٬ مانند استخوان به دست آمده از سمفیز فک پایین یا کرست ایلیاک
مغز استخوان و استخوان کانسلوس٬بیشترین تراکم از سلول های استئوژنیک را داشته و به علت یکپارچه نبودن و قطعات ریز (Particulate) و قابل دسترس بودن برای تغذیه ی سلول ها٬ شانس موفقیت پیوند بیشتر است.

(۶-۱)مناطق قابل استفاده جهت تهیه بلوک اتوژن از استخوان مندیبل-B مواد پيوندي آلوژن (Allogenic bone grafts) :به مواد پيوندي که بين افراد مختلف يک گونه انتقال مي يابد آلوژن گفته می شود.از نظر ماکروسکوپیک٬ این گرفت ها می توانند به صورت بلوک یا پارتیکل های استخوانی با سایز های متنوع و طی پروسه های گوناگون جهت حذف عوامل آنتی ژنیک٬ تهیه شوند.اکثر این گرفت ها به صورت یکی از محصولات زیر تولید می شوند:
۱)Freeze-Dried Bone Allograft (FDBA)
۲) (DFDBA) Demineralized Frized Dried Bone Allograft

(٧-۱)پارتیکل های استخوانی آلوژن
-C مواد پيوندي زنوژنيک (Xenogenic bone grafts) :مواد پيوندي که بين جانوران از گونه هاي مختلف انتقال مي يابند.مانند Bio-Oss که از استخوان گاو تهیه می شود.
-D مواد آلوپلاستيک (Alloplastic materials) :مواد سنتتیک يا غير آلي که بعنوان جايگزين استخوان استفاده مي شوند٬مانند انواع هیدروکسی آپاتیت ها و TCP(تری کلسیم فسفات) ها. (۱۹)

(۱۱-٢-۱)تهيه استخوان از منابع داخل دهاني:به نظر مي رسد، كه در مقايسه با ديگر مواد پيوند استخواني، استخوان اتوژن بهترين ماده پيوند استخواني است. زيرا علاوه بر دارا بودن خاصيت استئوكانداكتيو ، استئواينداكتيو و استئوژنيك نيز هست.
عمده منابع داخل دهاني دهنده ی استخوان اتوژن، توبروزيتي ماگزيلا، راموس مندبيل، سمفيز منديبل و زائده ی کرونوئید می باشد.با این حال برداشت استخوان از نواحی دیگر نظیر باترس زایگوما٬استخوان قدام کام و بردر تحتانی فک پایین نیز امکان پذیر می باشد.
توبروزيتي ماگزيلا در مقايسه با ساير نواحي، منبع استخوان اتوژنوس پرسلول تري به دست مي دهد. به هر حال طبيعت ترابكولار اين ناحيه مقدار كمتري ماتريكس معدني داشته و حجم كلي استخوان در دسترس براي عمل پيوند معمولاً كافي نمي باشد.
براي تهيه مقادير بيشتر استخوان، مناسب تر خواهد بود كه استخوان از راموس منديبل و يا ناحيه سمفيز تهيه شود.اين استخوان كه مشخصاً بيشتر كورتيكال مي باشد را مي توان به صورت يك بلوك يا خردشده (ground) يا تراشيده و تبديل شده به قطعات كوچكتر تحت عنوان Particulated graft استفاده نمود.
با وجود اينكه راموس و سمفيز منديبل منابع استخواني خوبي براي پيوند هستند، كلينيسينها، گاهي تمايل به تهيه استخوان از اين نواحي ندارند، چرا كه ريسك خطر آن به واسطه روش هاي جراحي بالا است. خطرات جراحي در ناحيه سمفيز منديبل شامل خونريزي بعد از عمل، كبودي، باز شدن زخم، آسيب به انسيزورهاي پايين، احتمال تغییر فرم چانه و آسيب به اعصاب مي باشد. شايد آسيب به عصب قابل توجه ترين مساله باشد، زيرا پتانسيل آن را دارد تا يك تغيير آزار دهنده دراز مدت در حس لب پايين، دندانهاي قدامي و لثه بيمار ايجاد نمايد.
در مطالعه ای که توسط آقای Silva FM در سال ٢۰۰۶ برروی مشکلات حاصل از برداشت گرفت اتوژن برای پیوند استخوان قبل از قراردادن ایمپلنت بر روی ۱۰۴ بیمار کاندید این جراحی انجام شد٬مکان های برداشت گرفت شامل: ۴۰٪ موارد از سمفیز٬ ۸/٢۸٪ از راموس و ۲/۳۱٪ از توبروزیته بود که بارزترین مشکل گزارش شده آنها٬بی حسی لب پایین و چانه بود که به میزان ۱۶٪ مشمول سمفیز و ۳/۸٪ از راموس گزارش شده اما هیچ مشکلی بعد از برداشت گرفت اتوژن از توبروزیته یافت نشده است.(۱)
يك خطر بالقوه ی دیگر٬ تغيير نماي صورت مي باشد. اين خطر به خصوص زمانيكه عضلات صورت كاملاً از استخوان تا وراي لبه تحتاني منديبل بلند شوند، ايجاد مي گردد. در شرايطي تحت عنوان Witch’s chin عضلات فاسيال و پوست پوشاننده چانه دچار افتادگي گشته و در سمت فاسيال يك بافت بدشكل به دنبال جراحي ايجاد می گردد.
هر زماني كه تهيه استخوان اتوژن لازم باشد٬صرفنظر از ناحيه و روش مورد استفاده٬ از تكنيكهايي كه ايجاد گرماي بيش از حد مي نمايند بايد اجتناب گردد. زنده ماندن سلولهاي استخواني حائز اهميت مي باشد.
درجه حرارت بيش از ۴۷درجه سانتيگراددر بیشتر از یک دقیقه٬منجر به نكروز استخوان مي گردد. بنابراين استفاده از دريل ها، Trephine ها واره ها براي بريدن استخوان بايستي همراه با شستشوی فراوان با نرمال سالین باشد تا حرارت اينسترومنت و استخوان افزايش نيابد.)٢۱)
يك راه براي تسهيل ورود عروق به ناحیه ی پیوند٬ سوراخ كردن كورتكس است. در هنگام استفاده از استخوان اتوژن، فضاهاي باز براي نفوذ عروق از طريق جزء اسفنجي استخوان اتوژن پيوند شده تأمين مي گردد.درهنگام استفاده ازآلوپلاستها به عنوان ماده پيوندي نيز به اين فضاها براي نفوذ نياز است.
Cutting cones كه نتیجه ی فعالیت استئوكلاستهاي مشتق از منوسيت هاي خوني هستند، استخوان غيرزنده و مواد پيوندي را جذب كرده و به عروق اجازه رشد به محل را مي دهند.

(۳-۱)مروری بر مطالعات انجام شده:با توجه به کمبود مطالعات مربوط به ناحیه ی توبروزیته٬ مروری بر متون تا حد زیادی مربوط به عمل جراحی مشابه(جراحی دندان عقل)می باشد.
آقای Sweet JB وهمکارانش در سال ۱۹۷۸درمورد فاکتورهای مؤثردر بهبودی وضعیت پریودنتال در جراحی مولر سوم مندیبل در نواحی با استئوئیت موضعی،مطالعاتی انجام دادند.آنها ۵۰۴ ناحیه را در ٢۵٢بیمار درنظرگرفتند.این نواحی در تمامی افراد، بعدازعمل، با نرمال سالین ml۳۵۰-۱۷۵شستشو داده شد وتنها برای نیمی از آنها یک نوع دهانشویه ضدمیکروبی Chloramine T(sodium-p-toluenc sulfonchloramid) قبل از عمل تجویز شد.تفاوت معناداری بین استفاده از حجم های متفاوت نرمال سالین(ml۱۷۵یا ml۳۵۰) بعد از عمل در بروز استئوئیت موضعی دیده نشده اما استفاده ار دهانشویه آنتی سپتیک قبل از عمل به همراه شستشو با نرمال سالین بعد از عمل ،کاهش چشمگیری در بروز استئوئیت موضعی داشته است.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Sweet</Author><Year>1978</Year><RecNum>5</RecNum><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>5</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Sweet, J. B.</author><author>Butler, D. P.</author></authors></contributors><titles><title>Predisposing and operative factors: effect on the incidence of localized osteitis in mandibular third-molar surgery</title><secondary-title>Oral Surg Oral Med Oral Pathol</secondary-title></titles><periodical><full-title>Oral Surg Oral Med Oral Pathol</full-title></periodical><pages>206-15</pages><volume>46</volume><number>2</number><edition>1978/08/01</edition><keywords><keyword>Adolescent</keyword><keyword>Adult</keyword><keyword>Chloramines/therapeutic use</keyword><keyword>Dry Socket/ etiology</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandibular Diseases/etiology</keyword><keyword>Molar/ surgery</keyword><keyword>Mouthwashes/therapeutic use</keyword><keyword>Risk</keyword><keyword>Sex Factors</keyword><keyword>Smoking/complications</keyword><keyword>Sodium Chloride/administration &amp; dosage</keyword><keyword>Therapeutic Irrigation</keyword><keyword>Tooth Extraction/ adverse effects</keyword><keyword>Tooth, Impacted/ surgery</keyword></keywords><dates><year>1978</year><pub-dates><date>Aug</date></pub-dates></dates><isbn>0030-4220 (Print)&#xD;0030-4220 (Linking)</isbn><accession-num>280828</accession-num><urls></urls><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(۲۲)
آقای Kugelberg CF وهمکارانش در سال ۱۹۹۰درسوئد طی یک مطالعه گذشته نگر،به بررسی بهبود وضعیت پریودنتال مولر دوم٬۲ تا ۴ سال بعد از جراحی مولر سوم پرداختند.آنها ۵۱ نفر شامل دو گروه سنی٢۵ سال وکمتر و٢۶ سال وبیشتر را درنظر گرفتند که نتایج بدست آمده به این صورت بود که بین۲تا۴ سال از لحاظ کاهش سطح استخوانی وعمق پاکت تفاوت معناداری مشاهده نشد اما از لحاظ گروه سنی این تفاوت وجود داشت که در گروه زیر ٢۵ سال ۴۵٪ کاهش عمق پاکت مشاهده ودر بقیه موارد تفاوتی یافت نشد،اما در گروه بالای ٢۶ سال این کاهش در حدود ۸/۱۴٪ بود ونیز اینکه متوسط سنی برای بهبود وضعیت پریودنتال کمتر از ٢۵ سال می باشد.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Kugelberg</Author><Year>1990</Year><RecNum>6</RecNum><record><rec-number>6</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>6</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Kugelberg, C. F.</author></authors></contributors><auth-address>Institute for Postg–uate Dental Education, Jonkoping, Sweden.</auth-address><titles><title>Periodontal healing two and four years after impacted lower third molar surgery. A comparative retrospective study</title><secondary-title>Int J Oral Maxillofac Surg</secondary-title></titles><periodical><full-title>Int J Oral Maxillofac Surg</full-title></periodical><pages>341-5</pages><volume>19</volume><number>6</number><edition>1990/12/01</edition><keywords><keyword>Adolescent</keyword><keyword>Adult</keyword><keyword>Alveolar Bone Loss/pathology</keyword><keyword>Alveolar Process/pathology</keyword><keyword>Dental Plaque Index</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Follow-Up Studies</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible</keyword><keyword>Middle Aged</keyword><keyword>Molar, Third/ surgery</keyword><keyword>Oral Hygiene</keyword><keyword>Periodontal Index</keyword><keyword>Periodontal Pocket/pathology</keyword><keyword>Periodontium/ physiology</keyword><keyword>Retrospective Studies</keyword><keyword>Tooth, Impacted/ surgery</keyword><keyword>Wound Healing</keyword></keywords><dates><year>1990</year><pub-dates><date>Dec</date></pub-dates></dates><isbn>0901-5027 (Print)&#xD;0901-5027 (Linking)</isbn><accession-num>2128310</accession-num><urls></urls><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(٢۳)
آقای Kugelberg CF وهمکارانش در سال ۱۹۹۱در سوئد،اثرات جراحی مولر سوم نهفته مندیبل را برروی بافت های پریودنتال مجاور مولر دوم در یک مطالعه کوهورت مورد بررسی قرار دادند.در بین ۱۷۶نفر در گروه سنی زیر ۲۰سال وبالای ۳۰سال ،معاینات قبل از عمل و۱ سال بعد از عمل انجام شد.این معاینات هم به صورت کلینیکی وهم رادیوگرافی صورت گرفت.همه بیماران از لحاظ شرایط عمل جراحی٬ یکسان بودندوکنترل پلاک آنها در قبل ازعمل ونیز بعد از عمل مطلوب گزارش شد.نتیجه آن بود که حذف مولر سوم با ایجاد یک زاویه بزرگ نسبت به استخوان اطراف مولر دوم مجاور،اثر مفیدی بر سلامت پریودنتال مولر دوم دارد.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Kugelberg</Author><Year>1991</Year><RecNum>7</RecNum><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>7</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Kugelberg, C. F.</author><author>Ahlstrom, U.</author><author>Ericson, S.</author><author>Hugoson, A.</author><author>Kvint, S.</author></authors></contributors><auth-address>Institute for Postg–uate Dental Education, Jonkoping.</auth-address><titles><title>Periodontal healing after impacted lower third molar surgery in adolescents and adults. A prospective study</title><secondary-title>Int J Oral Maxillofac Surg</secondary-title></titles><periodical><full-title>Int J Oral Maxillofac Surg</full-title></periodical><pages>18-24</pages><volume>20</volume><number>1</number><edition>1991/02/01</edition><keywords><keyword>Adolescent</keyword><keyword>Adult</keyword><keyword>Alveolar Process/pathology</keyword><keyword>Dental Plaque Index</keyword><keyword>Dental Sac/pathology</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible</keyword><keyword>Middle Aged</keyword><keyword>Molar/pathology</keyword><keyword>Molar, Third/pathology/ surgery</keyword><keyword>Periodontal Index</keyword><keyword>Periodontal Pocket/pathology</keyword><keyword>Periodontium/ physiopathology</keyword><keyword>Prospective Studies</keyword><keyword>Root Resorption/pathology</keyword><keyword>ToothExtraction</keyword><keyword>Tooth, Impacted/pathology/ surgery</keyword><keyword>Wound Healing</keyword></keywords><dates><year>1991</year><pub-dates><date>Feb</date></pub-dates></dates><isbn>0901-5027 (Print)&#xD;0901-5027 (Linking)</isbn><accession-num>2019777</accession-num><urls></urls><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(٢۴)
آقای Absi EG وهمکارانش در سال ۱۹۹۳در دانمارک،مقایسه ای روی عوارض حذف مولر سوم مندیبل توسط دو تکنیک استفاده از چیزل و یا به کمک فرز انجام دادند.در این مطالعه ۵٢ بیمار با مولرهای سوم نهفته بطور دو طرفه،مورد بررسی قرار گرفتند.در تمام این بیماران یک مولر به کمک چیزل ودیگری به کمک فرز جراحی خارج شد.علائمی مثل درد،تورم صورت واختلال حس لینگوال ولبیال در هر دو طرف این بیماران بعد از٢۴٬۶و۴۸ ساعت وحتی تا ۷روز بعد از جراحی دیده شد اما هیچ تفاوت معناداری بین دو روش به کار برده شده در بروز این عوارض وعمق پاکت پریودنتال در دیستال مولر دوم دیده نشد.حتی طول درمان نیز در هردو روش یکسان گزارش شد.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Absi</Author><Year>1993</Year><RecNum>8</RecNum><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>8</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Absi, E. G.</author><author>Shepherd, J. P.</author></authors></contributors><auth-address>Department of Oral Surgery, Medicine and Pathology, University of Wales, College of Medicine, Dental School, Cardiff, UK.</auth-address><titles><title>A comparison of morbidity following the removal of lower third molars by the lingual split and surgical bur methods</title><secondary-title>Int J Oral Maxillofac Surg</secondary-title></titles><periodical><full-title>Int J Oral Maxillofac Surg</full-title></periodical><pages>149-53</pages><volume>22</volume><number>3</number><edition>1993/06/01</edition><keywords><keyword>Adolescent</keyword><keyword>Adult</keyword><keyword>Dry Socket/etiology</keyword><keyword>Edema/etiology</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Lip Diseases/etiology</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible</keyword><keyword>Molar, Third/ surgery</keyword><keyword>Osteotomy/adverse effects/instrumentation</keyword><keyword>Pain, Postoperative/etiology</keyword><keyword>Paresthesia/etiology</keyword><keyword>Periodontal Pocket/etiology</keyword><keyword>Prospective Studies</keyword><keyword>Surgical Wound Infection/etiology</keyword><keyword>Tongue Diseases/etiology</keyword><keyword>Tooth Extraction/adverse effects/ instrumentation/ methods</keyword><keyword>Tooth, Impacted/ surgery</keyword><keyword>Wound Healing</keyword></keywords><dates><year>1993</year><pub-dates><date>Jun</date></pub-dates></dates><isbn>0901-5027 (Print)&#xD;0901-5027 (Linking)</isbn><accession-num>8340625</accession-num><urls></urls><electronic-resource-num>S0901-5027(05)80240-1 [pii]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(٢۵)
آقای Craing M در سال ۲۰۰۰ درباره ی استفاده از راموس مندیبل به عنوان مکان دهنده٬ جهت تهیه ی گرفت استخوانی اتوژن٬ مطالعه ای انجام داد.
آنها معتقد بودند که گرفت های استخوانی حاصل از مندیبل٬ تلفیق استخوانی عالی را در کوتاهترین زمان بهبودی در محل گیرنده ی گرفت٬ایجاد می کنند.
آنها هم چنین راموس مندیبل را به عنوان محل دهنده ی گرفت٬بر سمفیز مندیبل برتری دانستند.
احتمال ایجاد پنجره در ناحیه ی قدام مندیبل بعد از برداشت گرفت از سمفیز٬آسیب به عصب منتال و به دنبال آن بی حسی در لب پایین ٬ چانه و دندان های قدامی پایین٬از جمله مشکلاتی بود که بعد از برداشت گرفت از سمفیز گزارش کرده بودند.اما در مقایسه با سمفیز مشکلات پس از جراحی برداشت گرفت از راموس٬ کمتر خواهد بود.
در مطالعه ی آنها٬اختلال حس به صورت موقتی تنها در ناحیه ی بافت نرم باکال محل جراحی و در برخی افراد تریسموس گزارش شده است که طبق نتیجه گیری آنها٬ بااستفاده از برش ساژیتال برای جدا کردن بلوکه های استخوانی از راموس٬ هرچند که از لحاظ دسترسی کمی مشکل و میزان تهیه ی بلوکه ها محدود خواهد بود٬می توان احتمال ایجاد این مشکلات را کاهش داد به میزانی که حتی آن را نادیده گرفت.(٢۶)
آقای Peng KY وهمکارانش در سال ٢۰۰۱ در تايوان، مطالعه ای درمورد وضعیت سلامت پریودنتال مولر دوم مندیبل بعداز خارج کردن مولرسوم نهفته انجام دادند.حدود ۳۱٢ ناحیه را دربین ۵۷ بیمار مبتلا به پریودنتیت درنظرگرفتند که ٢۳٢ ناحیه مربوط به دندان های مولر دومی بود که دندان عقل کنار آنها حداقل ۵ سال قبل خارج شده بودندو۸۰ ناحیه باقیمانده به عنوان مولرهای کنترل از بین افرادی بود که به طور مادرزادی فاقد مولرسوم بودند.پارامترهای پریودنتال ازجمله عمق پاکت،attachment loss،تحلیل لثه وسطح استخوان آلوئل در رادیوگرافی اندازه گیری شد.آنها دریافتند که خارج کردن مولر سوم هیچ تأثیری بر عمق پاکت در سطح مزیال ندارد ولی اثر قابل توجه سابقه جراحی برعمق پاکت در دیستال مولر دوم٬کاملا مشهود بود.از دست رفتن چسبندگی و تحلیل رادیوگرافیک استخوانی بیشتری در دیستال مولر دوم مجاور محل جراحی وجود داشت.در این مطالعه تخریب پریودنتال بیشتری(شامل:عمق پروبینگ بیشتر٬ازدست رفتن چسبندگی٬تحلیل استخوان)در دیستال مولرهای دومی که کنارشان جراحی انجام شده بود٬در مقایسه با دندان های کنترل٬مشاهده شد.در نتیجه گیری این مطالعه٬جراحی دندان نهفته مولر سوم٬به عنوان یکی از عوامل تخریب پریودنتال سطح دیستال مولر دوم٬معرفی شد.(ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Peng</Author><Year>2001</Year><RecNum>10</RecNum><record><rec-number>10</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>10</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Peng, K. Y.</author><author>Tseng, Y. C.</author><author>Shen, E. C.</author><author>Chiu, S. C.</author><author>Fu, E.</author><author>Huang, Y. W.</author></authors></contributors><auth-address>Dental Department, Tao-yuan Military General Hospital, Tao-yuan, Taiwan.</auth-address><titles><title>Mandibular second molar periodontal status after third molar extraction</title><secondary-title>J Periodontol</secondary-title></titles><periodical><full-title>J Periodontol</full-title></periodical><pages>1647-51</pages><volume>72</volume><number>12</number><edition>2002/01/29</edition><keywords><keyword>Adult</keyword><keyword>Aged</keyword><keyword>Alveolar Bone Loss/ etiology/pathology/–iography</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Gingival Recession/etiology</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible</keyword><keyword>Middle Aged</keyword><keyword>Molar</keyword><keyword>Molar, Third/ surgery</keyword><keyword>Periodontal Attachment Loss/ etiology/pathology</keyword><keyword>Periodontal Index</keyword><keyword>Tooth Extraction/ adverse effects</keyword></keywords><dates><year>2001</year><pub-dates><date>Dec</date></pub-dates></dates><isbn>0022-3492 (Print)&#xD;0022-3492 (Linking)</isbn><accession-num>11811499</accession-num><urls></urls><electronic-resource-num>10.1902/jop.2001.72.12.1647 [doi]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>٢٧)
Kan در سال ٢۰۰٢ ،مطالعه ی گذشته نگری با هدف بررسی شرایط پریودنتال در دیستال مولر دوم٬۶و۳۶ ماه بعد از خارج کردن مولر سوم نهفته٬انجام داد.در این مطالعه از اندکس های پریودنتال برای بررسی وضعیت کلینیکی مولر دوم استفاده شد و ۱۵۸ بیمار ٢۰ تا ۴۰ ساله مورد بررسی قرار گرفت.رادیوگرافی قبل از عمل تمامی این بیماران موجود بود.نتایج این مطالعه پیشنهاد می کند که نشانه تخریب پریودنتال دیستال مولر دوم٬وجود یک رادیولوسنسی کرستال قبل از جراحی است که عدم رعایت کنترل پلاک پس از خارج کردن دندان این ناحیه را مستعد یک مشکل پریودنتال موضعی اما دائمی می کند.در این مطالعه سه ریسک فاکتور احتمالی وجود نقص پریودنتال در دیستال مولر دوم٬شامل وجود دندان مولر سوم نهفته مزیوانگولار٬رادیولوسنسی کرستال قبل از جراحی و کنترل ناکافی پلاک پس از عمل٬معرفی گردید.(٢۸)
آقای Jakse N وهمکارانش در سال ٢۰۰٢در استرالیا،به بررسی نوع فلپ در ترمیم اولیه زخم بعداز جراحی مولرسوم پرداختند.طبق مطالعات آنها ۳۳٪از مواردی که بخیه شدند٬ دچار بازشدگی زخم شدند.براساس نتایج آنها٬ ۱۰٪ از فلپ های نوع Triangular و۵۷٪ از فلپ نوع Envelope بعد از بخیه٬ در مرحله ترمیم دچار بازشدگی شدند.نتیجه حاصله به این صورت بود که فلپ مثلثی اصلاح شده،بطور قابل توجهی کمتر منجر به بازشدن زخم می شود.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Jakse</Author><Year>2002</Year><RecNum>11</RecNum><record><rec-number>11</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>11</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Jakse, N.</author><author>Bankaoglu, V.</author><author>Wimmer, G.</author><author>Eskici, A.</author><author>Pertl, C.</author></authors></contributors><auth-address>The Department for Oral Surgery and Radiology, Dental School, Karl-Franzens University Graz, Austria. norbert.jakse@uni-graz.at</auth-address><titles><title>Primary wound healing after lower third molar surgery: evaluation of 2 different flap designs</title><secondary-title>Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod</secondary-title></titles><periodical><full-title>Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod</full-title></periodical><pages>7-12</pages><volume>93</volume><number>1</number><edition>2002/01/24</edition><keywords><keyword>Adolescent</keyword><keyword>Adult</keyword><keyword>Age Factors</keyword><keyword>Cranial Nerve Injuries/prevention &amp; control</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Lingual Nerve Injuries</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible</keyword><keyword>Middle Aged</keyword><keyword>Prospective Studies</keyword><keyword>Smoking</keyword><keyword>Surgical Flaps</keyword><keyword>Surgical Wound Dehiscence/ etiology/prevention &amp; control</keyword><keyword>Tooth Extraction/ adverse effects/ methods</keyword><keyword>Wound Healing/ physiology</keyword></keywords><dates><year>2002</year><pub-dates><date>Jan</date></pub-dates></dates><isbn>1079-2104 (Print)&#xD;1079-2104 (Linking)</isbn><accession-num>11805771</accession-num><urls></urls><electronic-resource-num>S1079210402230152 [pii]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(۱۷)
آقای Chang HH وهمکاران ایشان درسال ٢۰۰۴درمورد تفاوت تکنیک های دیستولینگوال آلوئولکتومی وTooth division برروی میزان سلامت پریودنتال مولردوم بعداز جراحی مولر سوم مندیبل،مطالعه ای انجام دادند.طبق مطالعات ایشان ۱٢۰بیماری که دندان های عقل پایینشان بطور دو طرفه نهفته بود،درنظر گرفته شدند.در تمام این افراد،عمل کننده یکسانی،مولر یک طرف را با تکنیک دیستولینگوال آلوئولکتومی به کمک چیزل ومولر سمت دیگر را با تکنیکTooth division به کمک فرز،خارج نمود.میزان attachment loss،عمق پاکت سطح استخوان آلوئل سمت دیستال مولردوم،طی دوره های ۷روز،۳ماه و۶ماه بعدازجراحی اندازه گیری شد.نتایج رضایت بخشی از نظر بهبود پریودنتال واستخوان بعد تکنیک دیستولینگوال آلوئولکتومی نسبت به تکنیک به کاربرده شده دیگری،بدست آمده است.(ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Chang</Author><Year>2004</Year><RecNum>12</RecNum><record><rec-number>12</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>12</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Chang, H. H.</author><author>Lee, J. J.</author><author>Kok, S. H.</author><author>Yang, P. J.</author></authors></contributors><auth-address>Department of Dentistry, National Taiwan University Hospital, No 1, Chang-Te Street, Taipei, 100, Taiwan, ROC.</auth-address><titles><title>Periodontal healing after mandibular third molar surgery–A comparison of distolingual alveolectomy and tooth division techniques</title><secondary-title>Int J Oral Maxillofac Surg</secondary-title></titles><periodical><full-title>Int J Oral Maxillofac Surg</full-title></periodical><pages>32-7</pages><volume>33</volume><number>1</number><edition>2003/12/24</edition><keywords><keyword>Adolescent</keyword><keyword>Adult</keyword><keyword>Alveolectomy</keyword><keyword>Bone Regeneration</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible</keyword><keyword>Molar, Third/ surgery</keyword><keyword>Periodontal Attachment Loss/etiology</keyword><keyword>Periodontal Pocket/etiology</keyword><keyword>Periodontium/pathology/ physiology</keyword><keyword>Tooth Extraction/adverse effects/ methods</keyword><keyword>Tooth, Impacted/complications/surgery</keyword><keyword>Wound Healing</keyword></keywords><dates><year>2004</year><pub-dates><date>Jan</date></pub-dates></dates><isbn>0901-5027 (Print)&#xD;0901-5027 (Linking)</isbn><accession-num>14690657</accession-num><urls></urls><electronic-resource-num>S0901-5027(03)90451-6 [pii]&#xD;10.1054/ijom.2003.0451 [doi]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>٢۹)
آقای Schwartz-A– D و همکاران ایشان در سال ٢۰۰۵٬در یک مطالعه گذشته نگر متوالی بر روی بیمارانی که طی سالهای ۱۹۹۹ تا ۲۰۰۱ گرفت استخوانی دریافت کرده بودند،مشکلات کمی گزارش کردند.طی مطالعات آنها از بین ۶۴ پیوند انجام شده تنها ۱۰ مورد(۶/۱۵٪)مشکلاتی مثل هماتوم،تورم،عفونت یا بی حسی موقتی در ناحیه ی پیوند٬ داشتند.همچنین آنها شکست در پیوند گرفت را در افراد سیگاری ودیابتیک گزارش کردند واین عمل را برای این گونه افراد توصیه نمی کنند.PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5TY2h3YXJ0ei1BcmFkPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNTwv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ADDIN EN.CITEPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5TY2h3YXJ0ei1BcmFkPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNTwv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ADDIN EN.CITE.DATA(۳۰)
آقای Richardson DT و همکارانش در سال ٢۰۰۵ در لندن،بر روی نقص های پریودنتال بعد از جراحی مولر سوم،مطالعه ای انجام دادند.آنها از هشت مطالعه ای که انجام دادند که شامل ٢ مطالعه ی کوهرت و۶ مطالعه ی تصادفی شاهددار بود،دریافتند که میانگین مقادیر گزارش شده چسبندگی کلینیکی و عمق پاکت در دیستال مولر دوم٬۶ماه بعد از خارج کردن مولر سوم٬کمتر از ٢ میلیمتر بود که از لحاظ کلینیکی غیر قابل توجه است.در این مطالعه مشخص شد که نمونه هایی که قبل از جراحی٬ بافت های پریودنتال سالم داشتند٬ عمق پاکت و از دست دادن چسبندگی لثه در دیستال مولر دوم بعد از خارج کردن مولر سوم٬ بدون تغییر باقی می ماند اما برای نمونه هایی که قبل از جراحی مشکل پریودنتال داشتند٬اندیکاسیون جراحی مولر سوم باید به دقت بررسی شود٬چرا که این افراد ریسک بالایی برای بدتر شدن عمق پاکت و ازدست دادن چسبندگی لثه در دیستال مولر دوم بعد از جراحی مولر سوم داشتند.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Richardson</Author><Year>2005</Year><RecNum>14</RecNum><record><rec-number>14</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>14</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Richardson, D. T.</author><author>Dodson, T. B.</author></authors></contributors><auth-address>Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Massachusetts General Hospital, Boston, Massachusetts 02114, USA. dtrichardson@partners.org</auth-address><titles><title>Risk of periodontal defects after third molar surgery: An exercise in evidence-based clinical decision-making</title><secondary-title>Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod</secondary-title></titles><periodical><full-title>Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod</full-title></periodical><pages>133-7</pages><volume>100</volume><number>2</number><edition>2005/07/23</edition><keywords><keyword>Alveolar Bone Loss/ etiology</keyword><keyword>Decision Making</keyword><keyword>Evidence-Based Medicine</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Molar, Third/ surgery</keyword><keyword>Periodontal Attachment Loss/ etiology</keyword><keyword>Risk Factors</keyword><keyword>Tooth Extraction/ adverse effects</keyword><keyword>Tooth, Impacted/surgery</keyword></keywords><dates><year>2005</year><pub-dates><date>Aug</date></pub-dates></dates><isbn>1528-395X (Electronic)&#xD;1079-2104 (Linking)</isbn><accession-num>16037768</accession-num><urls></urls><electronic-resource-num>S1079210405001666 [pii]&#xD;10.1016/j.tripleo.2005.02.063 [doi]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(۳۱)
Krausz در سال ۲۰۰۵ اثر خارج کردن مولر سوم مندیبل را بر سطح کلینیکی و ارتفاع استخوان آلوئول دندان مولر دوم مجاور٬ بررسی کرد.نمونه های این مطالعه شامل ٢۰ بیمار با دندان عقل نهفته مندیبل دو طرفه بود که یک سمت را جراحی کرده بودند اما سمت دیگر ٬دندان نهفته همچنان باقی مانده بود.ارتفاع استخوان آلوئول از روی رادیوگرافی های پانورامیک٬ به صورت دیجیتالی هم قبل از عمل و هم بعد از آن در هر دو سمت٬ تخمین زده شد.پارامتر های کلینیکی شامل پلاک ایندکس٬ایندکس لثه ای٬ عمق پاکت٬ محل مارژین لثه و سطح اتچمنت کلینیکی در دو سمت اندازه گیری شد.نتایج این مطالعه مشخص کرد که خارج کردن دندان مولر سوم نهفته باعث افزایش قابل توجه ارتفاع استخوان آلوئول در دیستال مولر دوم می شود٬ در حالی که تحلیل استخوان خفیف در سمت دیگر مشاهده می شود.(۳٢)
آقایSilva FM به همراه همکارانش در سال ٢۰۰۶ طی یک مطالعه آینده نگر در دانشگاه پیراسیکابا،برروی ۱۰۳ مورد انسانی،عمل جراحی برداشت گرفت برای پیوند استخوان قبل از ایمپلنت را انجام دادند.٢۸/۴۱٪ موارد از ناحیه سمفیز مندیبل،۸۵/٢۳٪ از راموس و ۸۷/۳۴٪ از توبروزیته ماگزیلا برداشته شد.بیشترین مشکلات حاصل مربوط به برداشت استخوان از ناحیه ی چانه بود که به صورت بی حسی در لب پایین و ناحیه ی چانه دیده شد.بدین ترتیب در حدود ۵۵/۱۵٪ این مشکلات شامل سمفیز می شد و تنها در حدود ۸۵/۳٪ از ناحیه راموس گزارش شده است.در مطالعه آنها هیچ گونه مشکلی بعد از برداشت گرفت از توبروزیته یافت نشده بود.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Silva</Author><Year>2006</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>3</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Silva, F. M.</author><author>Cortez, A. L.</author><author>Moreira, R. W.</author><author>Mazzonetto, R.</author></authors></contributors><auth-address>Piracicaba Dental School, University of Campinas, Brazil.</auth-address><titles><title>Complications of intraoral donor site for bone grafting prior to implant placement</title><secondary-title>Implant Dent</secondary-title></titles><periodical><full-title>Implant Dent</full-title></periodical><pages>420-6</pages><volume>15</volume><number>4</number><edition>2006/12/19</edition><keywords><keyword>Alveolar Ridge Augmentation</keyword><keyword>Bone Transplantation/ methods</keyword><keyword>Chin/innervation</keyword><keyword>Dental Implants</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Lip Diseases/etiology</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible/surgery</keyword><keyword>Maxilla/surgery</keyword><keyword>Osteotomy/adverse effects</keyword><keyword>Pain, Postoperative/etiology</keyword><keyword>Postoperative Complications</keyword><keyword>Prospective Studies</keyword><keyword>Retrospective Studies</keyword><keyword>Sensation Disorders/etiology</keyword><keyword>Tissue and Organ Harvesting/ adverse effects</keyword></keywords><dates><year>2006</year><pub-dates><date>Dec</date></pub-dates></dates><isbn>1056-6163 (Print)&#xD;1056-6163 (Linking)</isbn><accession-num>17172961</accession-num><urls></urls><electronic-resource-num>10.1097/01.id.0000246225.51298.67 [doi]&#xD;00008505-200612000-00017 [pii]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(۱)
آقای Coceancig PL در سال ٢۰۰۹در هند در مورد دریافت گرفت در ناحیه دیستال مولردوم مندیبل مطالعه سیستماتیک انجام داد.وی دریافت که در افراد بالای ٢۶سال با مولرهای سوم نهفته که به صورت افقی ویا زاویه دار به سمت مزیال قرار گرفته بودند،بعد از حذف مولر سوم ٬در نمای رادیوگرافی تظاهراتی از Bone loss در دیستال مولر دوم را نشان می دهند که با استفاده از استخوان بیولوژیک،درمان مؤثر وپایداری برای جلوگیری از افزایش پاکت پریودنتال،می توان به کار گرفت.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Coceancig</Author><Year>2009</Year><RecNum>15</RecNum><record><rec-number>15</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>15</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Coceancig, P. L.</author></authors></contributors><auth-address>Suite 4, 2nd Floor, Boardwalk North 1 Honeysuckle Drive, Newcastle, 2300 Australia.</auth-address><titles><title>Alveolar bone grafts distal to the lower second molar</title><secondary-title>J Maxillofac Oral Surg</secondary-title></titles><periodical><full-title>J Maxillofac Oral Surg</full-title></periodical><pages>22-6</pages><volume>8</volume><number>1</number><edition>2009/03/01</edition><dates><year>2009</year><pub-dates><date>Mar</date></pub-dates></dates><isbn>0972-8279 (Print)&#xD;0972-8270 (Linking)</isbn><accession-num>23139464</accession-num><urls></urls><custom2>3454012</custom2><electronic-resource-num>10.1007/s12663-009-0006-y [doi]&#xD;6 [pii]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(۳۴)

(۴-۱)بیان مسئله و ضرورت انجام تحقيق: نقایص استخوانی که در نتیجه ی تروما،عفونت٬ازدست دادن دندان٬ضایعات پاتوژیک و … ایجاد می شود،اغلب منجر به فرم غیرطبیعی زوائد آلوئولار ماگزیلا و مندیبل می گردند.
هنگامی که دندانی از دست می رود٬فقدان تحریک استخوان باقیمانده٬موجب کاهش ترابکولها وتراکم استخوانی در آن ناحیه می شود وپهنای خارجی وارتفاع استخوان از دست می رود.(۳۵)پهنای استخوان در طی سال اول از دست دادن دندان ۲۵٪ کاهش می یابد وکلا mm۴از ارتفاع٬در طی سال اول کشیدن دندانها برای پروتز کامل فوری٬از دست می رود.(۳۶)ازاین رو استخوان باقی مانده آناتومی مناسبی برای استفاده از ایمپلنت بدون گرفت استخوانی نخواهد داشت.
انواع متفاوتی از گرفت های استخوانی از جمله آلوگرفت ها،اتوگرفت ها ومواد آلوژن برای آگمنتاسیون این گونه نقایص در نظر گرفته شده است که با توجه به خاصیت OsteoconductiveوOsteoinductive استخوان اتوژن،این مواد روش استاندارد جهت اصلاح نقایص استخوانی درنظر گرفته می شود.
برای رشد قابل پیش بینی استخوان در ریج با عرض کم (mm۴-۵/٢) باید از استخوان اتوژن استفاده شود.چنانچه که کانتور ریج جهت بهبود ارتباط پروتزی باید اصلاح شود پیوند only particulate یا بلوک استخوان اتوژن کاربرد دارد.(۳۷)
مکانهای داخل دهانی شایعی که می توان بلوک اتوژن تهیه کرد،شامل نواحی سمفیز و راموس است.(۳۸)که می تواند در امتداد طرفی ریج٬ مطابق با شکل مطلوب قوس قرار گیرد.
با پیوند مواد به روش Guided Bone Regeneration(GBR) نیز می توان به ۱ تا ٢ میلیمتر افزایش عرض دست یافت.موفقیت مواد آلوپلاست در اصلاح ریج به روش آگمنتاسیون٬به تعداد دیواره های استخوانی که در تماس با ماده پیوند می باشد٬بستگی دارد.(۳۹)

(۸-۱)نمای شماتیک قرار دادن گرفت استخوانی به همراه ممبران در یک ساکت دندانی جهت حفظ استخواندر کنار خواص بی شمار استخوان اتوژن از جمله:افزایش تشکیل استخوان٬نیاز به زمان ترمیم کمتر٬هزینه کمتر وعدم امکان انتقال بیماری٬یکی از اشکالاتی که هنگام برداشتن پیوند استخوان اتوژن باید مدنظر قرار داد، morbidity محل دهنده گرفت می باشد.ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Silva</Author><Year>2006</Year><RecNum>13</RecNum><record><rec-number>13</rec-number><foreign-keys><key app=”EN” db-id=”x2rre5f2a2a5shesf265r0dbxxzfddvw9tpz”>13</key></foreign-keys><ref-type name=”Journal Article”>17</ref-type><contributors><authors><author>Silva, F. M.</author><author>Cortez, A. L.</author><author>Moreira, R. W.</author><author>Mazzonetto, R.</author></authors></contributors><auth-address>Piracicaba Dental School, University of Campinas, Brazil.</auth-address><titles><title>Complications of intraoral donor site for bone grafting prior to implant placement</title><secondary-title>Implant Dent</secondary-title></titles><periodical><full-title>Implant Dent</full-title></periodical><pages>420-6</pages><volume>15</volume><number>4</number><edition>2006/12/19</edition><keywords><keyword>Alveolar Ridge Augmentation</keyword><keyword>Bone Transplantation/ methods</keyword><keyword>Chin/innervation</keyword><keyword>Dental Implants</keyword><keyword>Female</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Lip Diseases/etiology</keyword><keyword>Male</keyword><keyword>Mandible/surgery</keyword><keyword>Maxilla/surgery</keyword><keyword>Osteotomy/adverse effects</keyword><keyword>Pain, Postoperative/etiology</keyword><keyword>Postoperative Complications</keyword><keyword>Prospective Studies</keyword><keyword>Retrospective Studies</keyword><keyword>Sensation Disorders/etiology</keyword><keyword>Tissue and Organ Harvesting/ adverse effects</keyword></keywords><dates><year>2006</year><pub-dates><date>Dec</date></pub-dates></dates><isbn>1056-6163 (Print)&#xD;1056-6163 (Linking)</isbn><accession-num>17172961</accession-num><urls></urls><electronic-resource-num>10.1097/01.id.0000246225.51298.67 [doi]&#xD;00008505-200612000-00017 [pii]</electronic-resource-num><remote-database-provider>Nlm</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(۳۳)که برخی مطالعات مفصل تر به این موضوع پرداخته اند.
از جمله مشکلاتی که در این زمینه مطرح می شود٬بی حسی لب پایین وچانه٬درد٬تورم٬تریسموس(دائمی یا موقتی)٬خونریزی ونیز استئیت برای گرفت های سمفیز و راموس است اما هیچ یک از این مشکلات برای گرفت های برداشته شده از توبروزیته ایجاد نشده است.(۳۳)
در بسیاری از موارد هنگام جراحی٬ نیازمند بلوک استخوانی نمی باشیم مانند:Fresh socket implantation ٬انجام GBR(Guided bone regeneration) بر روی شیار های اکسپوز شده ی ایمپلنت و … که در این موارد٬ استفاده از استخوان Particulate به مقدار کم که امکان کاربرد آسان در عمل جراحی را دارد٬ ارجح می باشد.

(۹-۱)نمای شماتیک قرار دادن پیوند استخوان در مجاورت ایمپلنت در یک ریج آتروفیکیکی از منابع در دسترس و تا حد زیادی کم عارضه که به آسانی می توان از آن استخوان اتوژن به دست آورد٬ ناحیه ی توبروزیته ی ماگزیلا می باشد که برای رفع نقایص کوچک استخوانی،به عنوان گرفت استفاده می شود.
با توجه به اینکه تا کنون در مورد morbidity این ناحیه وسایر مشکلات پریودنتال پیش آمده برای مولردوم ماگزیلا به دنبال برداشت گرفت از توبروزیته مطالعه ای صورت نگرفته است،بر آن شدیم تا در مورد این مشکلات بیشتر به تفصیل بپردازیم.

(۵-۱)اهداف و فرضيات:الف) هدف كلي: بررسي تاثير برداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته بر وضعیت پریودنتال مولر دوم فك بالا
 ب) اهداف اختصاصي:
۱)بررسي تاثير برداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته بر probing pocket depth در دیستال مولر دوم فك بالا٬۶ماه پس از برداشتن پیوند
۲)بررسي تاثير برداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته بر Plaque Index در دیستال مولر دوم فك بالا٬۶ماه پس از برداشتن پیوند
۳) بررسي تاثير برداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته بر Gingival Index در دیستال مولر دوم فك بالا٬۶ماه پس از برداشتن پیوند
۴)بررسي تاثير برداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته بر attachment loss در دیستال مولر دوم فك بالا٬۶ماه پس از برداشتن پیوند
۵)بررسي تاثير برداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته برBOP در دیستال مولر دوم فك بالا٬۶ماه پس از برداشتن پیوند
ج) اهداف كاربردي:
توصیه به استفاده از منابع دیگر پیوند اتوژن درصورتیکه برداشتن پیوند از توبروزیته باعث عارضه پریودنتالی دندان مولر دوم گردد.

د) فرضيات يا سؤالات تحقيق:
آیا برداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته موجب تغييرات معني دار بر probing pocket depth در دیستال مولر دوم فك بالا مي شود؟
آیابرداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته موجب تغييرات معني دار بر Plaque Index در دیستال مولر دوم فك بالا مي شود؟
آیابرداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته موجب تغييرات معني دار بر Gingival Index در دیستال مولر دوم فك بالا مي شود؟
آیابرداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته موجب تغييرات معني دار بر attachment loss در دیستال مولر دوم فك بالا مي شود؟
آیابرداشتن پيوند استخواني از ناحيه توبروزيته موجب تغييرات معني دار برBOP در دیستال مولر دوم فک بالا می شود؟

-141605-61277500
فصل دوم:
مواد وروش ها

این مطالعه٬نوعی بررسی مقطعی بود.
(۱-٢)جمعيت مورد مطالعه:بیماران مراجعه کننده به بخش جراحی وایمپلنت دانشکده دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد که کاندید برداشت پیوند از ناحیه توبروزیته بودند٬با امضای فرم رضایتنامه آگاهانه(Appendix 1)٬جمعیت این مطالعه را تشکیل می دادند.
(٢-٢)روش نمونه گیری:روش نمونه گیری به صورت غیر احتمالی و مبتنی بر هدف بود.
(۳-٢)حجم نمونه:به دلیل عدم مطالعات مشابه در این رابطه٬۱۵ بیمار مراجعه کننده به بخش جراحی وایمپلنت دانشکده دندانپزشکی مشهد٬در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفتند.
(۴-٢)روش اجرای طرح: بیماران مراجعه کننده به بخش جراحی و ایمپلنت دانشکده دندانپزشکی مشهد با محدوده سنی ۲۰ تا ۴۰ سال که برای بازسازی نقایص کوچک استخوانی حین جراحی های داخل دهان و یا قرار دادن ایمپلنت٬نیازمند پیوند استخوان با مقادیر محدود بودند٬انتخاب شدند.برای هر بیمار شاخص های (خونریزی موقع پروب کردن) Bleeding on probing٬(از دست دادن چسبندگی لثه) attachment loss٬(شاخص عمق پاکت) probing pocket depth٬(شاخص ضریب لثه ای) Gingival Index٬(شاخص پلاک)Plaque Indexدر سه ناحیه شامل میددیستال٬دیستوباکال و دیستولینگوال از هر دندان٬قبل از عمل و ۶ ماه بعد از عمل٬اندازه گیری شدند .
(۵-٢)معیارهای ورود و خروج مطالعه:معيارهاي ورود به این مطالعه برای بیماران عبارت بود از :
۱.بیماران کاندید جراحی پیوند استخوان به میزان کم٬جهت دریافت ایمپلنت یا اصلاح نواقص کوچک استخوانی
۲.وجود حداقل mm۶ استخوان به صورت افقی در ناحیه دیستال مولر دوم
۳.عدم وجود دندان نهفته و یا مولر سوم نهفته در ناحیه
۴.عدم سابقه بیماری هایی که در پروسه ترمیم زخم تداخل ایجاد می کنند.(مانند دیابت)
۵.وجود حداقلmm۸ارتفاع استخوان در ناحیه ی توبروزیته تا کف سینوس ماگزیلاری
 و معیارهایی که موجب خروج بیماران از این مطالعه شد شامل:
۱.سابقه بیماری پریودنتال در ناحیه
۲.سیگاری بودن
۳.سابقه ی بیماری سیستمیک
۴.عدم وجود استخوان کافی در ناحیه ی دیستال مولر دوم
(۶-٢)شیوه و ابزار گردآوری اطلاعات:شیوه گردآوری اطلاعت به صورت میدانی وابزار گردآوری اطلاعات٬به صورت مشاهده بود.
(۷-٢)شاخص پلاک ایندکس Silness & Leo (PI):در این شاخص، پلاک موجود در نواحی مارژینی ۴ سطح دندانی (لینگوال، مزیال، باکال و دیستال) مشخص و میزان پلاک به هریک از چهار ناحیه یک شماره از ۰تا ۳داده می شود که شاخص پلاک آن ناحیه محسوب می شود. درجه های پلاک ایندکس در زیر توصیف شده است:
درجه صفر: هیچ پلاکی در ناحیه ژینژیوال وجود نداشته باشد.
درجه ۱: پلاک به ناحیه مارژین آزاد ژینژیوال و مجاور دندان چسبیده باشد. پلاک دیده نمی شود، ولی با سوند برداشته می شود.
درجه ۲: تجمع متوسط رسوب نرم در پاکت ژینژیوال و در مارژین ژینژیوال و یا سطح مجاور دندان که با چشم غیر مسلح دیده می شود.
درجه ۳: تجمع مقدار زیادی از مواد نرم داخل پاکت جینجیوال و یا در مارژین ژینژیوال و سطح مجاور دندان (۴۰).
محاسبه ی شاخص پلاک فردی به صورت زیر است:
شاخص پلاك فردي = شده معاینه سطوح به شده داده های درجه جمع حاصلشده معاینه سطوح تعداد(۸-٢)شاخص ضریب لثه ای (GI):ضریب لثه ای، وضعیت لثه ای را ارزیابی می کند، به این صورت که به نحو آشکاری بین کیفیت لثه (شدت ضایعه) و وسعت آن (کمیت) در سطوح باکال، مزیال، دیستال و لینگوال دندان ها، افتراق می دهد. درجات آن به شرح زیر است:
۰GI: نبود التهاب (لثه نرمال).
۱GI: التهابی خفیف با اندکی تغییر در رنگ و اندکی تغییر در ساختار بافتی.
۲GI: التهاب کم با ظاهر شیشه ای، قرمزی، ادم، هایپرتروفی کم و خونریزی به هنگام فشار دادن.
۳GI: التهاب شدید با قرمزی و هایپرتروفی قابل ملاحظه و نیز تمایل به خونریزی و زخمی شدن خود به خود.
ضریب لثه ای ممکن است برای هر دندان (تقسیم بر ۴) یا برای هر بیمار (تقسیم بر تعداد دندانها) محاسبه شود. این شاخص در بر گیرنده ی عمق پاکت پریودنتال، میزان تخریب استخوان یا سایر تغییرات کمی پریودنشیوم نیست. معیار های مذکور تماما محدود به تغییرات کیفی در بافت نرم لثه می باشد (۴۰).
(۹-٢)شاخص عمق پاکت (PD):پروب کردن پاکت: دو عمق پاکت متفاوت وجود دارد:
۱)عمق بیولوژیک یا هیستولوژیک
۲)عمق کلینیکی یا Probing depth .
عمق بیولوژیک (Biologic depth): فاصله بین مارژین لثه و قاعده پاکت (انتهای کرونالی اپی تلیوم جانکشنال) است و تنها به وسیله مقاطع هیستولوژیکی که بسیار دقیق تهیه شده اند، مشخص می شوند.
عمق پاکت کلینیکی (Probing depth) مقداری است که پروب وارد پاکت می شود. پروب پریودنتال را در جهت محور طولی دندان در شیار بین لثه و دندان در ۴نقطه: ۳نقطه در مزیال، و قسمت میانی سمت باکال دندان و یک نقطه در قسمت میانی لینگوال و پالاتال دندان ها وارد شده و بر حسب میلی متر سنجیده می شود (۱).
(۱۰-٢)شاخص از دست دادن چسبندگی لثه(AL):میزان از دست رفتن چسبندگی کلینیکی الیاف پریودنتال که از اندازه گیری فاصله ی بین CEJ تا کف سالکوس پریودنتال در ۴ نقطه برای هر دندان به دست می آید.
طبقه بندی درجات پریودنتیت مزمن موضعی٬ براساس میزان AL صورت می گیرد:
حداکثر mm٢-۱AL: پریودنتیت خفیف
حدود mm ۴-۳AL: پریودنتیت متوسط
mm۵ و بیشتر: پریودنتیت شدید
(۱۱-٢)شاخص خونریزی هنگام پروب کردن (BOP):هدف از کاربرد این شاخص، مشخص کردن وجود یا عدم وجود خونریزی لثه در ناحیه ی مورد معاینه می باشد، چراکه ارائه دهندگان این شاخص معتقدند وجود خونریزی در لثه از اولین علامت های gingivitis است و مانند PI٬معاینه ی آن سطح به سطح انجام می گیرد. در این شاخص، پروب در امتداد محور طولی دندان وارد شیار لثه ای شده، روی دیواره داخلی سالکوس به حرکت در می آید و اگر در اثر این حرکت خونریزی در لثه ایجاد شود، بدون توجه به میزان خونریزی، در ناحیه مربوطه مثبت گزارش می شود.
(۱٢-٢)عملیات جراحی:تمام جراحی ها توسط متخصص جراحی وبا یک متد صورت گرفت .پس از ایجاد بی حسی موضعی در ناحیه ی جراحی(لیدوکائین ٢٪ حاوی اپی نفرین ml/mg 180000) که ٢۳ کارپول در سمت باکال ناحیه ی جراحی و ۱۳ باقی مانده در سمت پالاتال آن استفاده می شود،با یک برش کرستال در ناحیه ی دیستال مولر دوم ماگزیلا،دسترسی به این ناحیه حاصل شد.برداشتن استخوان با فرز Trephineبه قطر mm۵وبا شستشوی مداوم وبا حفظ حداقل mm۴ استخوان در ناحیه ی دیستال مولر دوم،و همچنین حفظ حداقل mm۱ فاصله تا کف سینوس ماگزیلاری ،انجام گرفت.پس از برداشتن استخوان،محل جراحی به مدت ۱۵ثانیه با مقادیر کافی از نرمال سالین جهت حذف دبری ها، شست وشو داده شد وسپس برش جراحی با نخ پلین گات ۰-۳دوخته شد.دستورات بعداز عمل هم مطابق معمول به بیمار داده شد.(٢Appendix )

(۱-٢)بررسی میزان استخوان موجود در دیستال مولر دوم براساس رادیوگرافیPA
(٢-٢) فرز Trephine به قطر mm۵
(۳-٢)محل برداشت پیوند استخوان در ناحیه ی توبروزیته
(۴-٢)گرفت برداشته شده از ناحیه ی توبروزیتهدارو درمانی پس از جراحی شامل استفاده از آنتی بیوتیک آموکسی سیلین mg۵۰۰ هر ۸ ساعت یک عدد برای یک هفته،ژلوفن mg۴۰۰هر ۶ ساعت یک عددبرای ٢۴ساعت و پس از آن تکرار در صورت نیاز و دهان شویه ی کلرهگزیدین گلوکونات ٢/۰%٬ ۳بار در روز به مدت ۱۰ روز پس از مسواک زدن٬تجویز گردید.
به بیماران توضیح داده شد که روش های بهداشت دهان خود را در ناحیه ی جراحی ٬ مطابق معمول ادامه دهند.کلیه ی بیماران٬ یک هفته بعد از جراحی جهت کنترل پروسه ی ترمیم زخم و بررسی عوارض احتمالی جراحی مانند عفونت و… مجددا ویزیت شدند.
شاخص های موردنظر در فاصله ی زمانی۶ماه پس از عمل مجددا اندازه گیری شدند.
(۱۳-٢)اندازه گیری های پس از جراحی:۶ ماه پس از جراحی ٬تمامی بیماران جهت ارزیابی مجدد٬فراخوانده شدند و پنج شاخص AL٬PD٬PI٬GIو BOPدوباره اندازه گیری و ثبت شدند.به منظور عدم تداخل در روند ترمیم بافت های آسیب دیده در حین عمل٬ ما ارزیابی دوره ای را پس از ۶ ماه انجام دادیم.

(۱۴-٢)جدول متغيرها:
نام متغير نقش نوع مقياس تعريف کاربردي واحد اندازه گيري
pocket depth
(عمق پاكت) وابسته کمی پیوسته نسبتی اندازه گیري فاصله لبه لثه تا ناحیه اي از پاکت که مقاومت بافتی در برابر پروب احساس می شود باپروب پریودنتال ویلیامز در ۴ناحیه اطراف mm
attachment loss
(ازدست دادن چسبندگي لثه ) وابسته کمی رتبه ای به ميزان از دست رفتن چسبندگي کلينيکي الياف پريودنتال mm
Plaque Index
(شاخص پلاك) وابسته کمی گسسته رتبه ای شاخص پلاک ميکروبي که بر اساس ميزان وجود پلاک ميکروبي بر سطوح دندان مي باشد ۰-۱-٢-۳ عدد
BOP
(خونريزي) وابسته کیفی اسمی بررسی سطوح خونریزی دهنده بعد از پروبینگ با ایندکس Ainamo Bay
+:وجود خونریزی
-:عدم وجود خونریزی GingivalIndex
(شاخص لثه) وابسته کمی رتبه ای شاخص التهاب لثه که بسته به ميزان التهاب از ۰-۱-٢-۳مي باشد mm
زمان ارزيابي مستقل كيفي اسمی قبل از عمل و۶ ماه بعد از عمل (۱۵-٢)روش تجزیه و تحلیل داده ها و بررسی آماري:در توصیف داده ها٬از معیارهای گرایش به مرکز و پراکندگی و جداول و نمودارهای مناسب بهره برده شد و در تحلیل داده ها٬از آزمونهای تی زوجی و ویلکاکسون و مک نمار استفاده گردید.

-166370-61658500
فصل سوم:
یافته ها ونتایج
در این مطالعه تعداد ۱۵بیمار وارد مطالعه شدند که در آنها متغیرهای عمق پاکت ، از دست دادن چسبندگی لثه، شاخص پلاک، خونریزی و شاخص لثه در دو زمان قبل و شش ماه بعد عمل اندازه گیری و مقایسه شدند که نتایج بصورت زیر می باشد:
(۱-۳)عمق پاکت:پس از بررسی نرمال بودن داده های مربوط به عمق پاکت در دو زمان اندازه گیری شده توسط آزمون کلموگروف- اسمیرنف، مشخص گردید که داده ها از توزیع نرمال تبعیت میکنند بنابراین در جدول شماره ۱ داریم:
جدول۱. مقایسه میانگین عمق پاکت در دو زمان قبل و شش ماه بعد عملزمان میانگین تعداد انحراف معیار آماره تی درجه آزادی نتیجه آزمون تی زوجی
قبل عمل 2.8860 15 .62632 3.71 14 0.002
شش ماه بعد عمل 2.4407 15 .68688 در جدول بالا مشاهده می گردد میانگین عمق پاکت در شش ماه بعد عمل بطور معنی داری نسبت به قبل عمل کاهش یافته است(۰۰٢/۰p=) ، میزان کاهش ۴/۱۵درصد بوده است.نمودار زیر گویای این مطالب است:

نمودار شماره1. توزیع نمرات عمق پاکت در دو زمان اندازه گیری شده
(٢-۳)شاخص پلاک:با توجه به رتبه ای بودن این متغیر، علاوه بر میانگین و انحراف معیار، کمترین،بیشترین و میانه در دو زمان اندازه گیری شده و در جدول شماره٢ آورده شده است:جدول ٢.میانگین،انحراف معیار،میانه،کمترین وبیشترین مقدار شاخص پلاک در دوزمان اندازه گیری شده
زمان تعداد میانگین انحراف معیار کمترین بیشترین میانه نتیجه آزمون ویلکاکسون
قبل عمل 15 2.27 .59 1.00 3.00 2.00 p=0.002
شش ماه بعد عمل 15 1.53 .64 0.00 2.00 2.00 در جدول بالا مشاهده می گردد که در قبل عمل کمترین مقدار پلاک برابر ۱ و بیشترین مقدار پلاک برابر ۳ بوده است که در شش ماه بعد عمل هر کدام یک واحد کاهش را نشان می دهد و همچنین میانگین شاخص پلاک با گذشت زمان پس از شش ماه نسبت به قبل عمل بطور معنی داری کاهش یافته است(۰۰٢/۰p=).نمودار زیر گویای مطالب بالاست:

نمودار٢.میانگین شاخص پلاک در قبل و شش ماه بعد عمل
(۳-۳)از دست دادن چسبندگی لثه:با توجه به رتبه ای بودن این متغیر، علاوه بر میانگین و انحراف معیار، کمترین،بیشترین و میانه در دو زمان اندازه گیری شده و در جدول شماره۳ آورده شده است:
جدول۳. میانگین،انحراف معیار،میانه،کمترین و بیشترین مقدار شاخص از دست دادن چسبندگی لثه در دو زمان اندازه گیری شدهزمان تعداد میانگین انحراف معیار کمترین بیشترین میانه نتیجه آزمون ویلکاکسون
قبل عمل 15.00 1.00 0.65 0.00 2.00 1.00 p=0.025
شش ماه بعد عمل 15.00 0.67 0.49 0.00 1.00 1.00 در جدول بالا مشاهده می گردد در شش ماه بعد عمل دامنه تغییرات یک واحد کاهش را نشان می دهد و مشخص است که با گذشت زمان میانگین نیز در شش ماه بعد عمل نسبت به قبل عمل بطور معنی داری کاهش یافته است(۰٢۵/۰p=).نمودار زیر گویای مطالب بالا می باشد:

*16

چكيده:
همگام با پيشرفت تكنولوژي نياز به سيستم هاي بازشناسي به هنگام چهره به طور فزاينده اي رو به گسترش مي باشد. اين امر كلاسه‌بندي‌هاي متعارف و معمول در زمينه بازشناسي چهره را با چالشهايي مواجه ساخته است. زمان آموزش طولاني، پيكربندي و ساختار ثابت كلاسه بندي هاي موجود و عدم وجود توانايي در يادگيري نمونه هاي جديد بدون فراموش كردن نمونه هاي قبلي، از اهم اين موارد مي باشد. ايده استفاده از شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي مي تواند اين چالشها را تا حد زيادي مرتفع كند. اين برتري ها به دليل خصوصيات ذاتي و پوياييهاي اين نوع از شبكه هاي عصبي مي باشد. نتايج شبيه سازي‌ها حكايت از برتري نسبي اما كمرنگ صحت كلاسه بندي در شبكه هاي عصبي پرسپترون چند لايه، نسبت به شبكه هاي عصبي مذكور دارند. سرعت يادگيري در شبكه هاي مذكور بسيار بيشتر از پرسپترون چند لايه بوده و تنظيم پارامترهاي آن بسيار ساده تر مي باشد. انتخاب پارامتر مراقبت به عنوان مهمترين پارامتر شبكه هاي مذكور، تقريباً در نيمي از بازه مجاز آن، عملكرد بهينه شبكه را تضمين مي كند. همچنين انتخاب ويژگي هاي موثر با استفاده از الگوريتم ژنتيك و شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي، درصد صحت كلاسه بندي را به طور قابل توجهي افزايش داده است.
«فهرست مطالب»
TOC o “1-3” h z u چكيده:پيشگفتار: PAGEREF _Toc275631210 h 1فصل اول: كليات
1-1- مقدمه PAGEREF _Toc275631211 h 51-2- بازشناسي چهره PAGEREF _Toc275631212 h 51-2-1- تعبیر ومفهوم بردارچهره PAGEREF _Toc275631213 h 61-2-2- مفهوم فضاي چهره‌ PAGEREF _Toc275631215 h 71-2-3- صورت هاي ويژه PAGEREF _Toc275631217 h 81-2-4- مولفه هاي اساسي يك مجموعه PAGEREF _Toc275631220 h 91-2-5 روند کلی بازشناسي چهره با استفاده از مولفه هاي اساسي PAGEREF _Toc275631221 h 101-3- بررسي برخي چالشهاي موجود PAGEREF _Toc275631222 h 111-3-1- زمان آموزش PAGEREF _Toc275631223 h 121-3-2- پيكربندي ثابت و غير قابل تغيير در اكثر طبقه بندها PAGEREF _Toc275631224 h 121-3-3- دشواري تنظيم پارامترهاي ذاتي در كلاسه بندي هاي متداول‌ PAGEREF _Toc275631225 h 131-3-4- افزايش پيچيدگي شبكه با افزايش تعداد نمونه هاي آموزش‌ PAGEREF _Toc275631226 h 131-4- استفاده از شبكه هاي عصبي مبتني برالگوريتم رزونانس تطبيقي‌به‌عنوان راهكارپيشنهادي PAGEREF _Toc275631227 h 141-5- جمع بندي و خلاصه فصل PAGEREF _Toc275631228 h 15فصل دوم: بررسي الگوريتم و ساختار شبكه هاي عصبي مبتني بر Fuzzy ARTMAP و مروري بر كارهاي گذشته
2-1- مقدمه PAGEREF _Toc275631229 h 172-2- پيكربندي و الگوريتم شبكه ART MAP Fuzzy PAGEREF _Toc275631230 h 202-3- پيشرفت هاي اخير در زمينه شبكه هاي عصبي بر اساس FAM PAGEREF _Toc275631235 h 272-3-1- اصلاحات و بهينه سازي FAM PAGEREF _Toc275631236 h 282-3-2- الگوريتم هاي جديد بر اساس FAM PAGEREF _Toc275631237 h 352-4- كاربردهاي پيشرفته شبكه هاي عصبي مبتني بر FAM PAGEREF _Toc275631238 h 452-5- جمع بندي و خلاصه فصل51
فصل سوم: آزمايش هاي انجام شده، نتايج شبيه سازيها و بحث و بررسي بر روي آنها
3-1- مقدمه PAGEREF _Toc275631246 h 533-2- معرفي بانك چهره مورد استفاده در پايان نامه‌ PAGEREF _Toc275631247 h 533-3- مختصري راجع به شبكه عصبي SFAM PAGEREF _Toc275631250 h 553-4- پيش پردازش و آماده سازي تصاوير PAGEREF _Toc275631252 h 573-5- استخراج مشخصه PAGEREF _Toc275631253 h 573-6- مشخصات داده ها و شرايط استفاده شده در آزمايشات مرحله اول PAGEREF _Toc275631254 h 583-6-1- تجزيه و تحليل نتايج شبيه سازيها (سري اول آزمايشات) PAGEREF _Toc275631258 h 603-7- مشخصات داده ها و شرايط آزمايشهاي مرحله دوم PAGEREF _Toc275631259 h 613-7-1- نتايج شبيه سازيها با استفاده از شبكه عصبي SFAM (سري دوم آزمايشات) PAGEREF _Toc275631260 h 623-7-2- تجزيه و تحليل نتايج شبيه سازيها با استفاده از SFAM (سري دوم آزمايشات) PAGEREF _Toc275631263 h 653-7-3- نتايج شبيه سازيها با استفاده از شبكه عصبي MLP PAGEREF _Toc275631264 h 653-7-4- تجزيه و تحليل نتايج شبيه سازيها با استفاده از شبكه عصبي MLP PAGEREF _Toc275631268 h 683-7-5- مقايسه كلي عملكرد شبكه هاي عصبي MLP و SFAM PAGEREF _Toc275631269 h 693-8- مشخصات داده ها و شرايط آزمايش هاي سري سوم PAGEREF _Toc275631270 h 703-9- مروري اجمالي بر الگوريتم ژنتيك PAGEREF _Toc275631271 h 713-9-1- بعضی از اصطلاحات الگوریتم ژنتیک PAGEREF _Toc275631272 h 723-9-2- نحوه عملكرد الگوریتم ژنتیک: PAGEREF _Toc275631273 h 733-9-3- روند انتخاب ويژگي هاي مؤثر با استفاده از الگوريتم ژنتيك و SFAM PAGEREF _Toc275631274 h 743-9-4- نتايج شبيه سازيها (سري سوم آزمايشات) PAGEREF _Toc275631275 h 753-9-5– تجزيه و تحليل نتايج حاصل از آزمايش هاي سري سوم PAGEREF _Toc275631279 h 793-10-جمع بندی و خلاصه فصل PAGEREF _Toc275631280 h 80فصل چهارم: نتيجه گيري كلي و ارائه پيشنهاداتي براي ادامه تحقيقات
4-1- جمع بندي و نتيجه گيري82
4-2 پيشنهاداتي براي ادامه روند پژوهش83
مراجع 85

فهرست اشكال
شكل 1-1 روش بردار سازي تصاوير7
شكل 1-2 يك فضاي دو بعدي به همراه دو مولفه اساسي مجموعه نمونه ها. P1 و P2 دو بردار مولفه اساسي مي باشند8
شكل 1-3 برخي از صورت هاي ويژه پايگاه داده ORL9
شكل 1-4- بازنمايي يك چهره توسط چهره هاي ويژه. مجموعه ضرايب، بردار ويژگي چهره را مشخص مي نمايد9
شكل 2-1: شماي كلي ماژول ART: ورودي تحت كدگذاري مكمل وارد مي شود و نودهاي لايه F2 همان خوشه هاي شبكه هستند23
شكل 2-2- فلوچارت كلي ماژول ART24
شكل 2-3- پيكربندي كلي شبكه عصبي Fuzzy ART MAP27
شكل 2-4 ميانگين ( انحراف معيار) درصد صحيح كلاسه بندي براي داده هاي آموزش و آزمايش با استفاده از FAM، جهت كلاسه بندي سيگنالهاي سندرم Down با استفاده از استراتژي ميانگين گيري براي مقادير افزايشي پارامتر مراقبت با متد آموزش تك تكراري47
شكل 2-5 ميانگين ( انحراف معيار) درصد صحيح كلاسه بندي براي داده هاي آموزش، آزمايش و ارزيابي با استفاده از FAM، جهت كلاسه بندي سيگنالهاي سندرم Down با استفاده از استراتژي ميانگين گيري، براي مقاديرمختلف پارامتر مراقبتبا متدآموزش همراه با ارزيابي49
شكل 2-6 ميانگين ( انحراف معيار) درصد صحيح كلاسه بندي براي داده هاي آموزش و آزمايش با استفاده از FAM، جهت كلاسه بندي سيگنالهاي سندرم Down با استفاده از استراتژي ميانگين گيري، براي مقادير مختلف پارامتر مراقبت با متد آموزش همراه با آموزش كامل 50
شكل 3-1 تصاوير بانك چهره ORL، 10تصوير براي هر يك از 40 نفر54
شكل 3-2- ساختار SFAM – ورودي به لايه F0 اعمال مي شود و درF1 كدگذاري مكمل انجام شده و بعد ورودي دو برابر مي شود56
شكل 3-3- درصد صحت كلاسه بندي داده هاي آموزش ( انحراف معيار) در SFAM به ازاي مقادير مختلف پارامتر مراقبت با استفاده از متد آموزش تك تكراري و استراتژي ميانگين گيري59
شكل 3-4- تعداد نودها (خوشه ها)ي تشكيل شده در ماژول Fuzzy ART در شبكه عصبي SFAM، به ازاي مقادير مختلف پارامتر مراقبت و استفاده از متد آموزش تك تكراري و استراتژي ميانگين گيري59
شكل 3-5- زمان مورد نياز براي آموزش شبكه عصبي SFAM به ازاي مقادير مختلف پارامتر مراقبت و استفاده از متد آموزش تك تكراري و استراتژي ميانگين گيري60
شكل 3-6 صحت كلاسه بندي الگوريتم هاي مختلف پس انتشار خطا به عقب براي شبكه عصبي MLP و دو حالت آموزش سريع و آهسته براي SFAM به ازاي تعداد نمونه هاي آموزش مختلف68
فهرست جداول
جدول 3-1- نتايج شبيه سازيها با استفاده از شبكه عصبي SFAM در مود آموزشي تك تكراري با استفاده از استراتژي ميانگين گيري63
جدول 3-2: نتايج شبيه سازيها با استفاده از SFAM درحالت آموزش آهسته با استفاده از استراتژي ميانگين گيري64
جدول 3-3- نتايج شبيه سازيها با استفاده از شبكه عصبي MLP و به كارگيري چهار الگوريتم معروف پس انتشار خطا به عقب67
جدول 3-4: نتايج حاصله از انتخاب ويژگي هاي موثر با استفاده از الگوريتم ژنتيك و شبكه عصبي SFAM به ازاي داده هايي با 2 نمونه براي آموزش76
جدول 3-5: نتايج حاصله از انتخاب ويژگي هاي موثر با استفاده از الگوريتم ژنتيك و شبكه عصبي SFAM به ازاي داده هايي با 4 نمونه براي آموزش77
جدول 3-6: نتايج حاصله از انتخاب ويژگي هاي موثر با استفاده از الگوريتم ژنتيك و شبكه عصبي SFAM به ازاي داده هايي با 6 نمونه براي آموزش78
پيشگفتار:
يكي از مسائل قديمي و چالش برانگيز در زمينه هوش مصنوعي، موضوع بازشناسي چهره مي باشد. قدمت تحقيقات در اين زمينه مربوط به دهه هفتاد ميلادي مي باشد.عليرغم تحقيقات فراواني كه در حواشي اين مسئله صورت گرفته، همواره عرصه هاي تازه و بكر براي پژوهش وجود داشته است. در حال حاضر محققين با زمينه هاي كاري كاملاً متفاوت اعم از روانشناسي، بازشناسي الگو،شبكه هاي عصبي، بينايي ماشين و گرافيك، با انگيزه هاي متفاوت در اين رابطه فعاليت مي كنند. در پايان نامه حاضر پس از طرح يك سري چالشهاي موجود در زمينه بازشناسي چهره با رويكردي مبتني بر بكارگيري دسته اي خاص از شبكه هاي عصبي مصنوعي به عنوان كلاسه بند، سعي شده چالشهاي مذكور تا حد امكان مرتفع شود.
اكثر كلاسه بندي هاي مدرن الگو، نظير شبكه هاي عصبي پرسپترون چند لايه و ماشين بردارهاي پشتيبان در فاز آموزش عموماً نياز به صرف بازه هاي زماني طولاني داشته و همچنين بار محاسباتي سنگيني به سيستم تحميل مي كنند. امروزه در بسياري از موارد، بخصوص در سيستم هاي امنيتي مدرن فرودگاه ها، ترمينالها و غيره، رويكردهاي مبتني بر تشخيص و بازشناسي به هنگام چهره، به شكل فزاينده اي رو به گسترش مي باشد. بنابراين نياز به طبقه بندي هاي سريع و دقيق با بار محاسباتي و الگوريتمي پايين براي چنين كاربردهايي اجتناب ناپذير مي باشد. بعلاوه در چنين سيستم هايي علاوه بر اينكه يادگيري اوليه بر روي دسته اي از داده ها به صورت يكجا انجام مي شود، نياز به نوعي يادگيري افزايشي نيز وجوددارد تا علاوه بر يادگيري فضاي نمونه هاي اوليه، تغييرات و پوياييهاي فضاي نمونه ها نيز، براي كلاسه بند، قابل يادگيري بوده و قابليت رشد و ارتقاء آموزش براي سيستم فراهم مي باشد. براي مثال يك سيستم بازشناسي چهره در يك فرودگاه بين المللي را در نظر بگيريد كه در ابتدا براي تشخيص هويت يك سري از افراد خاص با سابقه جرايم تروريستي، آموزش ديده است. آنچه واضح است با گذشت زمان مشخصه هاي چهره افراد ثابت نمانده و همچنين بازشناسي چهره مجرمين جديد نيز اجتناب ناپذير مي نمايد. به دلايل ذكر شده، سيستم بازشناسي بايستي بدون فراموش كردن نمونه هايي كه قبلاً ديده است، قابليت به روزرساني يادگيري و بازشناسي چهره هاي جديد را نيز داشته باشد.
در اين پايان نامه سعي شده با بررسي مزاياي ذاتي نوع خاصي از شبكه هاي عصبي مصنوعي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي و استفاده از آنها بعنوان كلاسه بند در بازشناسي چهره، چالشهاي مذكور تا حدي مرتفع شود. همچنين با استفاده از الگوريتم هاي تكاملي نظير الگوريتم ژنتيك و شبكه هاي مذكور، روشي كارا جهت انتخاب ويژگيهاي مؤثر چهره در بازشناسي، پيشنهاد شده است.
اهداف كلي اين پروسه تحقيقاتي به شرح ذيل مي باشد:
استفاده از شبكه هاي عصبي مصنوعي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي در بازشناسي چهره با توجه به مزاياي ذاتي اين نوع شبكه هااصلاح يك سري چالشهاي خاص در حيطه بازشناسي چهره با استفاده از اين ويژگيها
مقايسه كارايي شبكه هاي مذكور با شبكه هاي عصبي پرسپترون چند لايه در بازشناسي چهره.
ارائه روشي جديد براي انتخاب ويژگيهاي مؤثر در بازشناسي چهره با استفاده از شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي و الگوريتم ژنتيك
ارائه پيشنهاداتي براي ادامه كار با توجه به پتانسيل ها و ديناميك هاي ذاتي اين نوع شبكه ها.
پايان نامه حاضر داراي چهار فصل مي باشد. در فصل اول كلياتي از روشهاي بازشناسي چهره بيان شده و در ادامه به بحث راجع به يك سري چالشها در كلاسه بندي‌هاي پركاربرد در حيطه بازشناسي چهره پرداخته شده است. در ادامه با بيان مختصر و اجمالي تعدادي از خصوصيات ذاتي شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي، مزاياي احتمالي آنها در رفع چالشهاي موجود بيان شده است. در فصل دوم، تاريخچه، الگوريتم، پيكربندي و انواع مختلف شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي به تفصيل بيان شده است. همچنين به يك سري از كاربردهاي پيشين اين شبكه ها به صورت خلاصه و تيتروار اشاره شده است. فصل سوم اختصاص به نتايج آزمايشات و شبيه سازيهاي انجام شده دارد. آزمايشها در سه دسته مجزا انجام شده اند. در فصل چهارم كه فصل نهايي مي باشد،‌كليه مطالب بيان شده جمع بندي شده و پيشنهاداتي جهت ادامه روند پژوهشي دراين زمينه ارائه شده است.

فصـل اول
كليات
1-1- مقدمهدر اين بخش پس از طرح كلياتي از مسئله بازشناسي چهره، با تمركز بر مسئله طبقه بندها به بيان برخي چالشهاي موجود در اين زمينه پرداخته شده است. در ادامه با برشمردن يك سري مزاياي ذاتي شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي، ايده كاربرد آنها در بازشناسي چهره، جهت رفع نقايص موجود مطرح و در انتها جمع بندي مطالب فصل ارائه شده است.
1-2- بازشناسي چهره
بازشناسي چهره در يك جمله بدين صورت تعريف مي شود: اخذ تصوير چهره و شناسايي آن با توجه به نمونه‌هايي كه قبلاً به سيستم آموزش داده شده است. تحقيقات در زمينه بازشناسي چهره داراي قدمتي در حدود نيم قرن مي باشد. هر ساله تعداد مقالات علمي كه در اين زمينه منتشر مي شود، افزايش يافته و هر يك سعي در ارائه روشي بادرصد صحت كلاسه بندي بالاتر دارند. از آنجا كه اين موضوع با رشته هاي علمي فراواني ارتباط دارد، محققين با ديدگاهها و انگيزه هاي گوناگون، از جمله روانشناسان، متخصصان در زمينه‌هاي بازشناسي الگو، شبكه هاي عصبي، بينايي ماشين و … به آن علاقه فراوان نشان مي دهند.
مطالعات ابتدايي دراين زمينه مربوط به كارهاي روانشناسان دردهه 1950 ميلادي است. تحقيقات فني و مهندسي در اين باب يك دهه بعد، آغاز شد. اما ايده بازشناسي خودكار چهره توسط ماشين در دهه 1970 ميلادي توسط كاناده و كلي مطرح گرديد [53]. در سالهاي نخست تحقيقات صورت گرفته با استفاده از تصاوير دوبعدي بوده است. اخيراً با پيشرفت تكنولوژي امكان تصويربرداري سه بعدي نيز فراهم شده و زمينه تحقيقات گسترده اي را گشوده شده است.
به طور كلي روشهاي بازشناسي چهره را مي توان به سه دسته تقسيم نمود:
الف) روشهاي مبتني بر ويژگيهاي محلي
در اين روشها عناصر محلي مانندچشم، دهان، بيني و … استخراج شده، خواص هندسي و موقعيت آنها نسبت به يكديگر به عنوان ويژگي به سيستم شناسايي اعمال مي شود [54].
ب) روشهاي كل نگر
در اين دست از متدها از اطلاعات كل تصوير چهره استفاده مي شود. براي استخراج ويژگيهاي تفكيك كننده چهره افراد مختلف، تكنيكهاي آماري به كار برده مي شوند. برخي از معروفترين و كارآمدترين اين روشها به قرار ذيل مي باشند:
روش آناليز مولفه هاي اساسي [56 و 55]
روش آناليز مؤلفه هاي مستقل [57 و 55]
روش آناليز تفكيك كننده خطي [58 و 55]
ج) روش‌هاي هيبريد
اين روشها بيشترين شباهت را به سيستم ادراك انساني داشته و به شكل تركيبي از دو روش پيشين مي باشند. نتايج تحقيقات عملكرد بهتر اين روش نسبت به دو روش قبل را نشان داده است [59].
از آنجا كه در اين پايان نامه از روش آناليز مؤلفه هاي اساسي، استفاده شده، درادامه با تفصيل بيشتري مورد بررسي قرار گرفته است.
1-2-1- تعبیر ومفهوم بردارچهره [60]
تصویر دو بعدی چهره را مي توان به صورت يك بردار يك بعدي در نظر گرفت. اگر عرض وطول تصوير به صورت h و w در نظر گرفته شود، اين بردار داراي h×w مولفه خواهد بود. چگونگي انجام اين كار در شكل 1-1 نشان داده شده است.

شكل 1-1-روش برداری سازی تصوير [Rom 1999]1-2-2- مفهوم فضاي چهره‌بردار چهره معرفي شده در 1-2-1 را مي توان به صورت يك نقطه در فضاي h ×w بعدي در نظر گرفت كه اين فضا ، فضاي تصوير نامیده می شود. از آنجايي كه ساختار چهره ها به لحاظ كلي شبيه به يكديگر مي باشند، تمامي چهره ها منحصر به ناحيه ای محدود در اين فضاي خواهند شد. بنابراین فضای مذکور، يك فضاي بهينه جهت توصيف افتراق چهره ها نمي باشد. در اين جا هدف ايجاد يك فضاي جديد به صورتي است كه بتواند با ابعاد كمتر و به صورت موثرتر اين كار را انجام دهد (فضاي چهره). تفاوت روش هاي مختلف مبتني بر ظاهر، در چگونگي ايجاد فضاي چهره مي باشد. در PCA ، بردارهای پایه در فضای چهره باید طوری انتخاب شوند كه در صورت تصوير شدن نمونه ها بر بردارهاي پايه، تفاوت نمونه ها بيشينه گردد.این بردارهاي پايه در فضاي چهره، مولفه‌هاي اساسي ناميده مي شوند. در شكل 1-2 يك نمونه از فضاي دو بعدي به همراه مولفه هاي اساسي آن نشان داده شده است.

شكل 1-2 يك فضاي دو بعدي به همراه دو مولفه اساسي مجموعه نمونه ها. P1 و P2 دو بردار مولفه اساسي مي باشند. [Rom 1999]1-2-3- صورت هاي ويژه
در صورت وجود مجموعه ای از چهره ها، اگر مولفه هاي اساسي اين مجموعه را به دست آوريم، از آنجا كه ابعاد اين مولفه ها با تصویر اصلی یکسان می باشد، به فرم تصویری، قابل نمايش مي باشند. لذا به هر كدام از اين مولفه ها يك صورت ويژه گفته مي شود. در شكل 1-3 تعدادي از اين صورت هاي ويژه، مربوط به مجموعه چهره های پایگاه داده ORL ،‌ نمايش داده شده است.

شكل 1-3- برخی از صورت های ویژه پایگاه داده ORLدر صورت تصویر کردن هر یک از نمونه های چهره بر صورت های ویژه،‌ تعدادي ضريب بدست مي آيد. این ضرایب، بردار خصوصيت آن چهره را می سازد (شكل 1-4).

شكل 1-4- باز نمایی چهره توسط چهره هاي ويژه و مجموعه ضرايب(بردار ويژگي چهره). [Rom 1999]1-2-4- مولفه هاي اساسي يك مجموعه
از آنجا كه در فضاي تصوير، هر پيكسل به پيكسل هاي ديگر بستگي شدید دارد،فضای تصویر به شدت دچار افزونگی است. (رابطه 1-1)
(1-1)
در رابطه 1-1، بيانگر كواريانس ميان پيكسل iام و jام مي باشد. لذا ساختن يك فضاي جديد به صورتي كه مولفه هاي آن از همديگر مستقل باشند، اجتناب ناپذیر مینماید. بدین شکل که باید ماتريس كواريانس رابطه 2-1 قطري شود. اين بدان مفهوم است كه شباهت هر مولفه (پايه فضاي جديد) با خودش بيشينه و با مولفه هاي ديگر صفر گردد.با محاسبه بردارهاي ويژه متناظر با ماتريس كواريانس ، این مقصود حاصل می شود. بردارهاي ويژه از طريق روش هاي جبري قابل محاسبه می باشند.
(1-2)
در رابطه 1-2، C ماتريس كواريانس، بردارهاي ويژه و مقادير ويژه متناظر با C مي باشند.
1-2-5 روند کلی بازشناسي چهره با استفاده از مولفه هاي اساسي
منظور از اعمال PCA كاهش ابعاد فضاي ویژگی است. با مولفه هاي اساسي بدست آمده از اعمال PCA بر روي يك مجموعه داده، فضاي جديدي ایجاد می شود كه داراي ابعادي برابر با ابعادفضاي اوليه است. خاصيت PCA این است كه بردارهاي فضاي جديد را در راستاي بيشترين اختلاف، انتخاب مي كند. بنابراین چنانچه تنها تعدادي از مولفه هاي اساسي كه متناظر با بزرگترين مقادير ويژه هستند، براي نمايش فضاي جديد استفاده شوند، مي توانيم تا حد زيادي مطمئن باشيم كه اطلاعات تفکیک پذیری نمونه ها حفظ شده است. چنانچه بخواهيم يك روند کلی را جهت بازشناسي چهره با استفاده از مولفه هاي اساسي بيان نماييم، به صورت ذیل خواهد بود:
تبديل n نمونه آموزشي w.h بعدي به يك ماتريس بعدي.
محاسبه ماتريس كواريانس X.
(1-3)
محاسبه بردارهاي ويژه و مقادير ويژه ماتريس كواريانس.
(1-4)
(1-5)
چیدمان بردارهاي ويژه بر اساس مقادير ويژه A، به صورت نزولی و انتخاب چند بردار اول به عنوان مولفه هاي پايه فضاي جديد.
تصوير كردن نمونه هاي آموزشي و آزمايشي بر روي پايه هاي فضاي جديد و در نظر گرفتن ضرايب آنها به عنوان بردار ويژگي نمونه ها .
انتخاب يك معيار مناسب جهت یافتن نزديك ترين نمونه آموزشي به هر نمونه آزمايشي دیگر در فضاي جديد.
1-3- بررسي برخي چالشهاي موجودتلاش اكثر محققين در زمينه بازشناسي چهره بر ارائه روشهاي جديد، جهت افزايش نرخ بازشناسي در آزمايشات، استوار بوده است. امروزه با پيشرفت تكنولوژي و از جمله در سيستم هاي تشخيص هويت، موضوع بازشناسي چهره به يك امر امنيتي تبديل شده و جايگاه خود را بين سيستم هاي امنيتي به هنگام، باز كرده است.
همگام با افزايش كاربردهاي به هنگام بازشناسي چهره، معيارهاي برتري و تفوق روشهاي مختلف بازشناسي بر يكديگر نيز دچار تغيير و تحول شده است. يك سيستم بازشناسي به هنگام موفق، صرفاً به سيستمي با بالاترين نرخ بازشناسي اطلاق نمي شود. معيارهايي نظير زمان آموزش، قابليت تعقيب پويايي هاي فضاي ويژگي، وجود قابليت رشد در سيستم يادگيرنده، عدم حساسيت بالاي كارايي سيستم به تنظيم دقيق پارامترهاي آن و به عبارت بهتر راحتي استفاده بهينه از سيستم توسط كاربر از جمله مواردي هستند كه علاوه بر نرخ بازشناسي بالا بايد مورد توجه قرار گيرند.
همانطور كه مي دانيم روال بازشناسي چهره به طور كلي از سه بخش اساسي تشكيل شده است كه عبارتند از: اخذ تصاوير چهره، استخراج ويژگيهاي تصوير چهره و طبقه بندي يا كلاسه بندي چهره ها با استفاده از ويژگيهاي آنها. تمركز ما در اين پايان نامه بيشتر بر موضوع طبقه بندها بوده و سعي شده چالشهاي بيان شده در اين حيطه مرتفع شوند. ذيلاً به تفصيل راجع به اين چالشها بحث شده است.
1-3-1- زمان آموزش
اكثر كلاسه بندي هاي پركابرد مانند شبكه هاي عصبي پرسپترون چند لايه و ماشين بردارهاي پشتيبان جهت يادگيري كامل فضاي ويژگيها و رسيدن به عملكرد بهينه خود، نيازمند صرف زمانهاي طولاني و تحميل بار محاسباتي و الگوريتمي سنگين بر سيستم مي‌باشند. شبكه هاي عصبي پرسپترون چند لايه جهت رسيدن به پايين ترين خطا در خروجي نيازمند تعداد تكرارهاي زياد در فاز آموزش مي باشند. در صورتي كه در كاربردهاي به هنگام به طبقه بندي هاي سريع و دقيقي نياز داريم كه با تعداد تكرارهاي محدود و در كمترين زمان ممكن به عملكرد مطلوب خود برسند.
1-3-2- پيكربندي ثابت و غير قابل تغيير در اكثر طبقه بندهادر بيشتر طبقه بندها وقتي پارامترهاي مربوطه تنظيم شده و فاز آموزش طي شده باشد، كلاسه بند به يك حالت ايستا رسيده و چنانچه تغييرات جديدي در فضاي ويژگيها رخ دهد و يا اينكه تعدادنمونه ها بيشتر شوند و يا حتي كلاس جديدي اضافه شود، سيستم براي انطباق و يادگيري فضاي جديد بايد مجدداً به صورت كامل آموزش ديده و پارامترهاي بهينه طبقه بند تغيير كند. در صورتي كه در بسياري از كاربردهاي به هنگام، علاوه بر يادگيري اوليه روي داده هاي آموزش، نياز به نوعي قابليت با عنوان يادگيري افزايشي وجوددارد. اين بدان جهت است كه سيستم بتواند داده هاي جديد و پوياييهاي فضاي ويژگي را كه به مرور زمان واقع مي‌شوند، بدون فراموش كردن هر گونه اطلاعاتي راجع به يادگيري‌هاي اوليه خود، به خوبي فرا گرفته و نياز به بازآموزي و تنظيم مجدد پارامترهاي آن وجود نداشته باشد.
1-3-3- دشواري تنظيم پارامترهاي ذاتي در كلاسه بندي هاي متداول‌معمولاً تنظيم پارامترها براي رسيدن به عملكرد بهينه سيستم در اكثر طبقه بندها، امر نسبتاً دشواري است. اين دشواري از آن روست كه عملكرد و خروجي طبقه بند به شدت وابسته به تنظيم دقيق اين پارامترها مي باشد. به عنوان مثال براي اين پارامترها در شبكه هاي عصبي پرسپترون چند لايه، مي توان به تعداد لايه ها و سايز هر لايه اشاره كرد. اين دشواري در اين مورد از آنجا ناشي مي شود كه مقادير مجاز پارامترها در محدوده وسيعي قابل تغيير بوده و تنها در بازه اي كوچك يا دقيقاً در مقدار مشخصي عملكرد بهينه را در پي دارد. با اين تفاسير طراحي طبقه بندها و يافتن پارامترهاي بهينه آنها مستلزم صرف وقت و آزمايشهاي متنوع و فراوان مي باشد.
1-3-4- افزايش پيچيدگي شبكه با افزايش تعداد نمونه هاي آموزش‌در شبكه هاي عصبي پرسپترون چند لايه يكي از پارامترهاي طبقه بند، سايز يا تعداد گره‌هاي هر لايه از شبكه مي‌باشد. اكثر مسايل طبقه بندي با استفاده از يك شبكه عصبي پرسپترون سه لايه (تك لايه مخفي) قابل حل هستند. اما سايز لايه مخفي شبكه كه عملكرد بهينه را تضمين مي كند به تعداد نمونه هايي كه براي آموزش اختصاص مي يابند بستگي شديد دارد. به عبارت ديگر باافزايش تعداد نمونه هاي آموزش براي هر كلاس، شبكه نياز به تعداد بيشتري از گره هاي مخفي جهت تقريب زدن صحيح فضاي ويژگي، پيدا مي كند. اين بدان علت است كه با افزايش تعداد نمونه هاي آموزش، فضاي ويژگي دقيق تر شده و پيچيدگي هاي ذاتي آن دقيق تر نمود پيدا مي كند.
افزايش تعدادگره هاي لايه مياني بر اثر افزايش نمونه هاي آموزش، به معني افزايش حجم شبكه و تحميل بار محاسباتي بيشتري بر سيستم مي‌باشد. علاوه بر اين زمان آموزش نيز به شكل فزاينده اي افزايش مي يابد.
در سيستم هاي به هنگام، از اين جهت كه مرتباً نمونه هاي جديد، ديده شده و يادگيري افزايشي هم وجود دارد، به علت محدود بودن حافظه سيستم، افزايش حجم و توسعه پيكربندي شبكه نبايد روند افزايشي شديدي داشته باشد.
1-4- استفاده از شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي به عنوان راهكار پيشنهاديمواردي كه به آنها اشاره شد، برخي ازچالشهايي بود كه با به هنگام شدن سيستم هاي بازشناسي چهره در ساليان اخير، نمود بيشتري يافته و تلاش جهت رفع آنها اجتناب ناپذير مي نمايد. در اين پايان نامه با استفاده از دسته اي خاص از شبكه هاي عصبي كه مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي مي باشند و استفاده از آنها به عنوان كلاسه بند در بازشناسي چهره، سعي شده نقايص مذكور رفع شده يا بهبود يابند.
ويژگيهاي ذاتي اين نوع شبكه ها كه از اين به بعد از آنها با عنوان اختصاري ART و يا ARTMAP، نام برده مي شود، به شرح ذيل مي باشند.
يادگيري بر اساس تطابق نمونه هاي جديد با نمونه هاي ديده شده
در اكثر طبقه بندها الگوريتم آموزش بر اساس نوعي اصلاح خطا در خروجي بوده و الگوريتم سعي در كم كردن فاصله بين خروجي مطلوب و خروجي واقعي شبكه دارد. به علت خصوصيات ذاتي در اين نوع الگوريتم ها از مشتقات و ماتريسهاي گراديان و… استفاده شده كه بار محاسباتي و الگوريتمي سنگيني به شبكه تحميل مي كند. اما در شبكه هاي ART و ARTMAP الگوريتم آموزش بر اساس تطابق نمونه هاست و نه اصلاح خطاي ايجاد شده. اين امر باعث مي شود با تعريف يك سري قوانين و معيارهاي ساده آموزش براي اندازه گيري اين تطابق،‌شبكه فاز اموزش را به سرعت طي كرده و بار محاسباتي و الگوريتمي تحميل شده بر سيستم كاهش يابد.
تعريف لايه اي از گره ها در شبكه به عنوان خوشه به همراه يادگيري افزايشي
اين خاصيت باعث شده كه شبكه بدون فراموش كردن نمونه هاي قبلي قابليت يادگيري نمونه هاي جديد را نيز داشته باشد. علاوه بر اين تعريف گره ها به عنوان خوشه باعث شده كه يادگيري در اين شبكه ها، كيفي باشد بدين معنا كه با تغيير در اندازه خوشه ها، نمونه هاي جديد به خوبي فرا گرفته شده و افزايش تعداد نمونه ها، بندرت منجر به حجيم شدن شبكه مي شود.
وجود پارامترهاي ذاتي با بازه تغييرات مجاز محدود و عملكرد بهينه شبكه در اكثر نقاط بازه
تعيين تعداد گره هاي بهينه توسط شبكه به صورت خودكار
اين خاصيت از پوياييهاي ذاتي شبكه هاي ART و ARTMAP محسوب شده و نه تنها طراحي شبكه را بسيار آسان كرده، بلكه قابليت استفاده از آن را در كاربردهاي به هنگام نيز، فراهم ساخته است. به دليل وجوداين ويژگي ذاتي، پيكربندي شبكه هاي مذكور به شدت انعطاف پذير مي باشد.
مواردي كه به آنها اشاره شده در فصل دوم، با معرفي تفصيلي الگوريتم و ساختار شبكه هاي عصبي ART و ARTMAP به صورت جامع تري مورد بررسي قرار گرفته اند.
1-5- جمع بندي و خلاصه فصلدر اين فصل با بررسي اجمالي مسئله بازشناسي چهره، به يك سري از چالشهاي نسبتاً جديد كه در سيستم هاي بازشناسي چهره وجود دارند، اشاره شد. از اهم اين موارد مي توان به زمان آموزش طولاني، بار محاسباتي و الگوريتمي سنگين و عدم انعطاف پذيري مناسب در اكثر طبقه بندي هاي متداول اشاره كرد. در پايان با برشمردن اجمالي ويژگي هاي ذاتي و پوياييهاي شبكه هاي عصبي مبتني بر الگوريتم رزونانس تطبيقي، استفاده از آنها در بازشناسي چهره، جهت رفع نقايص موجود، پيشنهاد گرديد.

فصل دوم
بررسي الگوريتم و ساختار شبكه هاي عصبي
مبتني بر Fuzzy ARTMAP و مرور كارهاي گذشته
2-1- مقدمهART يا همان تئوري رزونانس تطبيقي، توسط گراسبرگ، به عنوان تئوري شناختي پردازش اطلاعات درانسان، در سال 1976(م)، ابداع شد. در 1987(م) در رويكردي جهت حل مسئله پايداري – انعطاف پذيري در شبكه هاي عصبي، كارپنتر و گراسبرگ اولين عضو خانواده ART را تحت عنوان ART1، ارائه كردند. هر چند، اين مدل به خاطر پيچيدگي هاي رياضياتي و اينكه فقط براي خوشه بندي خود سازمان‌دهي شده الگوهاي ديجيتال، مناسب بود، چندان با اقبال مواجه نشد. علاوه بر اين، در مقايسه با الگوريتم باز تعريف شده پس انتشار خطا براي شبكه هاي MLP ، ديگر ارزش كاربردي خاصي نداشت.
بازه زماني بين سالهاي 1987 تا 1992 (م)، شاهد معرفي و ابداع اعضاي ديگر خانواده ART با تنوع زياد و به صورت شبكه هاي عصبي با ناظر و بدون ناظر بود. پيشرفته‌ترين مدل خانواده ART از نوع با ناظر، تحت عنوان ARTMAP Fuzzy توانايي پردازش بر روي اطلاعات از هر دونوع باينري و آنالوگ را دارا بود. اساسي ترين نقص شبكه هاي عصبي از خانوادة ART، كه باعث عدم استقبال ديگران شده بود، پيچيدگي آنها بود. به اين شكل كه ابداع كنندگان، به جاي توضيح الگوريتم وار و ساده، اين شبكه ها را به فرم سيستم هاي سخت افزاري با معماري پيچيده، معرفي كرده بودند. اين مشكل بعدها توسط خود ايشان شناسايي و رفع شد. بعد از آن محققين ، مدل هاي اصلاح شده وبهبود يافته و گاهي ساده‌تر و متنوعي را ارايه كردند. امروزه شبكه هاي عصبي FAM[4] به عنوان شبكه هايي با الگوريتم پيشرو جهت حل مسايل مربوط به طبقه بندي الگوها شناخته مي شوند. در مقايسه با شبكه هاي MLP كه آموزش در آنها بر اساس كمينه كردن خطا مي باشد، در FAM اساس كار بر بهبود مدل نمونه هاي اوليه، استوار است. بدين معني كه براي هر داده ورودي، MLP، خطاي بين خروجي مربوطه و برچسب مطلوب متناظر با آن ورودي را كاهش مي دهد، در صورتي كه در FAM ، آموزش به اساس انتخاب نزديكترين گونه يا خوشه موجود به ورودي است. آموزش در FAM به صورت باناظر وافزايشي است و در شرايطي كه به آموزش سريع و با تعداد نمونه هاي اوليه محدود، نياز باشد، سيستم مناسبي را در اختيار قرار مي دهد. اين شبكه قادر است نمونه هاي جديد را بدون فراموش كردن داده هاي قبلي ياد بگيرد. اين قابليت كه پيشتر نيز بدان اشاره شده بود نقش تعيين كننده اي را در يادگيري افزايشي ايفا مي كند. با افزايش داده هاي ورودي و افزايش متعاقب پيچيدگي در فضاي داده هاي آموزش، پيچيدگي FAM نيز، با افزايش تعداد نودهاي شبكه به صورت ديناميك و بدون دخالت كاربر، بيشتر مي شود. اكثر شبكه هاي عصبي ديگر داراي پيكر بندي ثابتي هستند. براي مثال در شبكه MLP تعداد لايه هاي مخفي و نودهاي آنها بايد ابتدا برآورد شوند از اين رو كه درطي فرايند آموزش قابل تغيير نمي باشند. بنابراين اگرتعداد نودهاي مخفي شبكه كمتر يا بيشتر از تعداد مورد نياز مسئله باشد. دو نوع مشكل اساسي در شبكه رخ مي نمايد. درصورت كم بودن گره ها شبكه قادر به ارايه تقريب مناسبي از پيچيدگي فضاي الگوها نيست. اگر تعداد گره هاي مياني بيش از حد زياد باشد، به قدري دقيق فضاي مشخصه ها فراگيري شده و شبكه به آن منطبق مي شود كه قابليت تعميم دهي شبكه و با بالتبع آن، درصد صحت كلاسه بندي، بر روي داده ها آزمايش، به شدت كاهش مي يابد. در هر دو مورد ذكر شده كارايي شبكه بهينه نمي باشد. لذا استفاده از FAM، به سبب انعطاف پذيري ذاتي آن، كه در اكثر شبكه‌هاي عصبي ديگر موجود نيست، كار طراحي را بسيار ساده مي كند. به صورتي كه ديگر به آزمايشهاي فراوان اوليه براي تخمين پارامترهاي مناسب شبكه، نيازي نيست. مزيت ديگر اين شبكه، عدم وابستگي طراحي آن به ريزه كاري هاي فراوان وتنظيم پارامترهاي زياد و پيچيده است. همچنين بازه هاي زماني كوچك براي آموزش و همگرايي سريع از مزاياي ديگر FAM مي باشد. [7،6،4]
كارآيي FAM و ديگر گونه هاي منشعب از آن در بسياري ازمسايل كلاسه بندي، به عنوان سيستم هاي يادگيري دقيق و سريع به اثبات رسيده است، از جمله مي توان به بازشناسي خودكار هدف براساس پروفايل برد را دار [8]، باز شناسي واكه هاي صوتي مستقل از گوينده [9]، بازشناسي دستخت بلا درنگ [10]، بازشناسي سيگنال هاي QRS [11]، تشخيص انواع سرطانهاي سينه و بيماري هاي قلبي [12]، يادگيري وتشخيص ابعاد اشياء سه بعدي از روي سري تصاوير دو بعدي آنها [13]، كلاسه بندي سيگنالهاي نويزي [14] تشخيص فرد الكلي از غير الكلي [15]، تشخيص ناهنجاري هاي ژنتيكي [16]، كه اخيراً بسيار مورد توجه قرار گرفته است، و بسياري موارد ديگر [23،22،21،20،19،18،17] ، اشاره كرد.
مهمترين نقص FAM مربوط به حساسيت آن به هم پوشاني بين خوشه هاي ايجاد شده است. طبيعت خود سامانده بودن آموزش در اين شبكه باعث مي شود كه عليرغم پيوستگي يادگيري نمونه هاي جديد، در مورد نمونه هاي نويزي مشكل ايجاد شود و آنها به اشتباه، خوشة جديد و منحصر به فردي را به خود نسبت دهند از اين حساسيت كه منجر به ايجاد خوشه ها (نودهاي) بيش از حد مورد نياز مي شود. تحت عنوان پديدة تكثير بي روية خوشه ها ياد مي شود. افزايش حافظه مورد نياز و پيچيدگي شبكه، بار محاسباتي اضافه و در نتيجه كاهش قابل ملاحظه صحت كلاسه بندي از عواقب رخ نمودن اين پديده مي باشد. [29، 28 و 27 و 26و 25و 24و 16و 9و 7]. افزايش صحت كلاسه بندي و كاهش پيچيدگي و تعداد نودهاي شبكه FAM در سالهاي اخير توجه اكثر محققان را جلب كرده و بيشترين مطالعات بر روي اين موارد متمركز بوده است.
در اين فصل ابتدا با مقدمات و الگوريتم Fuzzy ART و ARTMAP Fuzzy آشنا مي شويم (بخش 2-2). مدلهاي پيشرفته تر مبتني بر FAM كه در آنها ساختار و الگوريتم مدل پايه اصلاح شده و برخي چالشهاي آن در جهت بهبود كلاسه بندي، مرتفع شده است، در بخش بعدي مورد بررسي قرار خواهند گرفت. پيكربندي اين بخش بر اساس سير تكاملي مدلهايي است كه در جهت رفع يا بهبود پديده تكثير بي رويه خوشه ها و افزايش قابليت تعميم دهي شبكه FAM مي باشد.
در بخش انتهايي، مروري بر كاربرهاي موفق شبكه هاي عصبي از خانواده ARTMAP و واريته هاي آنها خواهيم داشت و در نهايت خلاصه فصل ارائه خواهد شد.
2-2- پيكربندي و الگوريتم شبكه ART MAP Fuzzyشبكه عصبي FAM كه يادگيري در آن به صورت افزايشي و با ناظر مي باشد، از اتصال دو ماژول Fuzzy ART با نامهاي ARTa و ARTb پديد آمده است. اين دو ماژول توسط يك ماژول ميدان نگاشت، كه نودها (كلاسترها) را از ARTa به ARTb، مرتبط مي سازد. به هم متصلند. هر ماژول Fuzzy ART قادر است، به صورت افزايشي و بي ناظر عمل خوشه بندي نمونه هاي m بعدي ورودي را در ناحيه هايي به شكل ابر مستطيلي در فضاي m بعدي مشخصه هاي ورودي، انجام دهد. [4 و 30] هر كدام از اين نواحي ابر مستطيلي، نماينده يك دسته يا خوشه مي باشند. هر خوشه يك نود شبكه را تشكيل مي دهد.
j امين خوشه با برداري از وزنها، نشان داده مي شود كه در ابتدا اين وزنها با 1 مقدار دهي اوليه مي شوند. و در طي فرآيند يادگيري كاهش يافته يا ثابت مي مانند. اين خود يكي از مواردي است كه ابداع كنندگان اين شبكه، به عنوان عامل تكثير بي رويه خوشه از آن ياد مي كنند،‌ چون طي آموزش، عناصر بردارهاي مشخصه ورودي، كه ها را تشكيل مي دهند،‌ فقط مي توانند كوچكتر شوند. يك ماژول FA هميشه به ايجاد نمونه هاي بيشتر و بيشتر تمايل دارد و اين بدان علت است كه ممكن است انطباق الگوهاي ورودي با مقادير بزرگتر، در حالي كه ها در طي يادگيري خيلي كوچك شده باشند. امكان پذير نباشد. از اين رفتار مي توان بانرمال سازي ورودي به يك طول ثابت اجتناب كرد. يك روش ممكن، استفاده از نرمال سازي اقليدسي است كه يك الگوي ورودي A را به ورودي كدگذاري شده I تبديل مي كند.
(2-1)
عيب اين روش، از دست دادن هر اطلاعاتي در مورد طول يك الگوي ورودي است. بنابراين جهت مقداردهي كردن همه الگوهاي ورودي به يك طول ثابت از يك نرمال سازي تغيير يافته كه كدگذاري مكمل ناميده مي شود، استفاده مي شود [4]. يك بردار اصلي ، به وسيله افزودن مكمل عناصرش به بردار اصلي، به يك الگوي كد مي شود. اين عمل بعد الگوهاي ورودي و نمونه ها را دو برابر مي كند.
(2-2)
نرم در بردارهاي كدگذاري شده مكمل با بعد يكسان، مستقل از مقادير عناصرش، مقداري ثابت دارد.
(2-3)
خوشه بندي در FA در سه مرحله اساسي انجام مي شود: انتخاب دسته (choice) انطباق دسته يا آزمون مراقبت (match) و آموزش (Adaptation). در مرحله انتخاب دسته يا خوشه،‌تابع انتخاب براي ورودي حاضر I و تك تك هاي موجود كه هر يك نماينده يك نود يا خوشه هستند، محاسبه مي شود.
(2-4)
در اين جا عملگر AND فازي مي باشد، و نيز پارامتر انتخاب نام دارد و نماد ، معرف نرم مي باشد.
خوشه اي كه بيشترين مقدار را داشته باشد،‌خوشه منتخب خواهد بود و با نمايش داده مي شود.
هنگامي كه خوشه J انتخاب شد يك آزمون فرضي با نام آزمايش مراقبت صورت مي گيرد تا ميزان تطابق خوشه انتخاب شده، با ورودي I،‌مشخص شود. اگر خروجي تابع تطابق از مقدار پارامتر مراقبت بيشتر شد، خوشه انتخابي اصطلاحاً برنده شده است و يادگيري انجام مي شود.
(2-5)
در غير اين صورت،‌ خوشه انتخابي از ليست خوشه هاي قابل جستجو براي ورودي حاضر، خارج مي شود. در نتيجه يك دسته يا خوشه جديد كه تابع انتخاب را بيشينه كند (رابطه 2-4)، مجدداً انتخاب شده و اين پروسه آن قدر ادامه مي يابد تا رابطه 2-5، ارضا شود.

شكل 2-1: شماي كلي ماژول ART: ورودي تحت كدگذاري مكمل وارد مي شودو نودهاي لايه F2 همان خوشه هاي شبكه هستندانتخاب مقادير كوچك (نزديك به صفر) براي پارامتر مراقبت باعث افزايش قابليت تعميم دهي شبكه و ايجاد خوشه هاي بزرگتر با تعداد كمتر مي شود و بالعكس. در واقع پارامتر مراقبت تعيين كننده ميزان شباهت مورد نياز بين خوشه يا همان نود انتخابي و ورودي مي باشد كه در صورت محقق شدن اين ميزان از شباهت، آموزش صورت مي گيرد. اگر هيچكدام از نودهاي شبكه معيار مراقبت را ارضا نكنند، شبكه با ايجاد يك نود جديد براي آن ورودي،‌بدون آزمون مراقبت، يادگيري را انجام خواهد داد.
به هر صورت، آموزش با بروزرساني بردار وزن نود يا خوشه برنده (يا جديد) بر اساس رابطه ذيل صورت مي پذيرد.
(2-6)
كه در اين رابطه ، نرخ يادگيري مي باشد. اگر اختيار شود،‌ اصطلاحاً يادگيري سريع انجام مي شود. [4] (شبكه در مد يادگيري سريع است)

شكل 2-2- فلوچارت كلي ماژول ARTدر مسئله طبقه بندي الگو، ورودي به بردارهاي مشخصه هاي ورودي و ورودي Ib به ، برچسب آن بردار مي باشد. لذا پارامتر، مراقبت ، با مقداردهي مي شود. در نتيجه هر برچسب يك كلاستر يا نود مخصوص به خود را خواهد داشت. ميدان نگاشت بين و ، ماتريسي از وزنها با نماد مي باشد كه خوشه هاي و را به هم مرتبط مي سازد. J امين سطر ماتريس بر نودهايي از دلالت داردكه در نتيجه برنده شدن خوشه يا نود J ام در ، فعال مي شوند. خروجي ميدان نگاشت بدين صورت خواهد بود:
(2-7)
كه در اين رابطه كه خروجي مي باشد، داراي مختصات بولين بدين شكل مي باشد.
571500264795اگر نود kام برنده شود
در غير اين صورت
00اگر نود kام برنده شود
در غير اين صورت

(2-8)
مقدار خروجي است كه پيش بيني مي كند اگر نود J ام در برنده شود، كدام نود از K نود انتخاب مي شود.
حين اجراي فاز آموزش، آزمون مراقبتي مشابه آنچه در اتفاق مي افتد، در ميدان نگاشت هم انجام مي پذيرد تا حداقل مشابهت لازم بين خروجي و J امين سطر ماتريس ،‌ تاييد شود.
(2-9)
در پي ارضا شدن رابطه (2-9) اصطلاحاً روزنانس به وقوع پيوسته و آموزش انجام مي شود. اين آزمون، پيش بيني كلاس صحيح را به واسطه برچسبي كه k امين نود پيروز ، نماينده آن مي باشد، تضمين مي كند. در پي ارضانشدن اين رابطه فرآيند ره گيري تطابق فعال شده و شبكه به دنبال يافتن خوشه مناسب ديگري در خواهد بود. اين فرآيند بدين شكل صورت مي گيردكه ميدان نگاشت، را به شكل ذيل افزايش مي دهد.
(2-10)
لذا J امين خوشه ، در آزمون مراقبت مردود شده و از صحنه رقابت خوشه ها حذف مي شود. فرآيند جستجو بين نودهاي آغاز مي شود و تا زمانيكه خوشه مناسبي در پيدا شود، كه با نود صحيح در ارتباط يابد، ادامه مي يابد. در غير اين صورت يك خوشه جديد ايجاد خواهد شد. زماني كه خوشه مناسب پيدا شد. ارتباط وزني آن با نودهاي طبق رابطه ذيل به روز مي شود:
(2-11)
اين فرآيند زمان به وقوع پيوستن رزونانس در ميدان نگاشت صورت مي گيرد. در مورد يادگيري سريع، ارتباط J امين خوشه و K امين نود ، دايمي خواهد بود. به عبارت بهتر به ازاي تمام وروديها، خواهد شد. در فاز آزمايش شبكه، تنها فعال خواهد بود، لذا آزمون مراقبت در ميدان نگاشت انجام نخواهد شد و پيش بيني كلاس صحيح با توجه به وزنهاي ثابت مربوط به نود برنده در ميدان نگاشت انجام مي پذيرد.

شكل 2-3- پيكربندي كلي شبكه عصبي Fuzzy ART MAP2-3- پيشرفت هاي اخير در زمينه شبكه هاي عصبي بر اساس FAMپس از طرح الگوريتم و ساختار FAM در مجامع بين المللي و كنفرانس هاي علمي در سال 1992 ميلادي، پيشرفت و نوآوري در زمينه بهينه سازي الگوريتم و پيكربندي اين شبكه ها و واريته هاي آن به شكل روزافزوني گسترش يافت. اين پيشرفت ها را مي توان به دو دسته كلي تقسيم بندي نمود: يكي بهينه سازي ساختار و الگوريتم ابتدايي FAM و ديگري معرفي و بهبود الگوريتمهاي جديد بر پايه FAM. اين تقسيم بندي در واقع كمك مي كند تا بين موارد ذيل تميز ايجاد شود.
متدهاي نوين آموزش و بهينه سازي FAM
اصلاح و ساده سازي FAM
بهينه سازيهايي كه در آنها تغييرات ايجاد شده، اساساً‌ باعث تغيير ساختار كلي FAM نشده اند، از يك سو و از سوي ديگر تغييراتي كه بر پايه رويكردهاي نوين بنا شده اند.
با اين وجود، باز هم نمي توان در برخي موارد دقيقاً مرز بين اين دو حيطه را مشخص كرد.
2-3-1- اصلاحات و بهينه سازي FAM
متدهاي مختلف آموزش FAM نظير تك كراري، كامل و آموزش همراه با مجموعه ارزيابي در [27 و 16] به تفصيل مورد بحث قرار گرفته اند. در روش تك تكراري همه الگوهاي آموزش به صورت يك دنباله و فقط يك بار به شبكه ارائه مي شوند در آموزش به روش آموزش كامل دنباله اي كه از همه الگوهاي يادگيري تشكيل شده به شبكه ارائه خواهد شد و آنقدر اين عمل تكرار مي شود تا شبكه بتواند همه داده هاي آموزش را درست طبقه بندي كند. يا اينكه در وزنهاي شبكه و تعداد نودهاي آن ديگر تغييري حاصل نشود. در آموزش همراه با مجموعه ارزيابي پس از هر تكرار آموزشي، صحت طبقه بندي با استفاده از يك مجموعه داده جداگانه، ارزيابي مي شود و اين فرآيند آنقدر تكرار مي شود تا ديگر بهبودي در درصد صحت كلاسه بندي مشاهده نشود. اين روش آموزش درمحافل علمي يادگيري ماشين، روشي معروف است كه با هدف كاهش جلوگيري از آموزش بيش از حد شبكه و همچنين افزايش قابليت تعميم دهي سيستم يادگيري، بناشده است [1]. لذا بر روش آموزش كامل كه تكرار هاي غير ضروري بسيار زيادي دارد و به همين دليل شبكه را مستعد ابتلا به انطباق بيش از حد با الگوها مي كند، برتري دارد. از طرف ديگر در مقالات علمي مرتبط، روش آموزش كامل، بيشتر مدنظر و مورد علاقه محققين بوده و به كرات در آزمايشات مورد استفاده واقع شده است [27، 16، 4].
اين سه روش آموزش، روي پايگاه هاي داده مصنوعي و طبيعي مورد آزمايش و مقايسه قرار گرفته اند [27،‌ 16]. در [27] صحت كلاسه بندي پس از ارائه هر 100 نمونه داده آموزشي، با يك مجموعه داده مجزا، مورد ارزيابي قرار گرفته شده است. در پايگاه هاي داده مصنوعي، اگر همپوشاني بين كلاسها متوسط يا بسيار زياد باشد، اين روش آموزش، صحت كلاسه بندي را به شكل فزاينده اي بالا خواهد برد، (درجه همپوشاني بين كلاسي در [27] توسط نويسنده مقاله معين شده است) و شبكه ايجاد شده به طور قابل ملاحظه اي كوچكتر (به دليل ايجاد تعداد نود يا خوشه كمتر) و ساده تر خواهد بود. در پايگاه هاي داده طبيعي، تفاوت قابل ملاحظه اي در صحت كلاسه بندي و تعداد نودهاي ايجاد شده در شبكه،‌ بين روش همراه با داده هاي ارزيابي و آموزش كامل وجود ندارد. درجه صحت طبقه بندي در روش همراه با داده هاي ارزيابي بيشتر از روش تك تكراري مي باشد اما در مقابل، پيچيدگي و اندازه شبكه (تعداد نودهاي آن) در روش اول بيشتر از روش دوم است.
يكي از روشهاي آموزشي نوين براي FAM،‌ استفاده از الگوريتم پرندگان ) [32]،‌ است كه يك الگوريتم تصادفي بر اساس جمعيت بوده و به دسته الگوريتم هاي تكاملي تعلق دارد. هر راه حلي در فضاي جستجو، يك ذره يا همان پرنده بوده وجمعيت پرندگان دسته ناميده مي شود. هر راه حل در الگوريتم پرندگان مي تواند شامل وزنها، پارامترها (شامل و …) و تعداد خوشه ها يا نودهاي ايجاد شده در FAM باشد و درنهايت راه حلي انتخاب مي شود كه خطاي تعميم دهي شبكه را كمينه كند.
معمولاً محققين براي حل مشكل حساسيت FAM به چيدمان الگوهاي آموزش، يك مجموعه از كلاسه بند هاي FAM رابه كار گرفته و هر يك را با چيدماني تصادفي آموزش مي دهند و در نهايت اثر كلي طبقه بند ها را با ميانگين گيري يا با استفاده از يك سيستم راي گيري از تك تك طبقه بندها، گزارش مي كنند [27، 16، 12، 9، 4]. پژوهشگران در [24] روشي جهت كاهش وابستگي FAM به چينش الگوهاي ورودي ابداع كردند. آنها با استفاده از الگوريتم خوشه بندي “max- min” يك چيدمان ثابت از الگوهاي آموزش بدست آوردند كه صحت كلاسه بندي و قابليت تعميم دهي شبكه را بهينه كرد. با اين روش ديگر نيازي به آموزش چندين FAM و برآورد اثر كلي آنها نبود. يك شبكه منفرد FAM، با استفاده از چينش بدست آمده، نتيجه بهتري را نسبت به روش قبل، دربرداشت.
روش ديگري كه براي آموزش به كار گرفته شد در [19] به طور مفصل معرفي شده است. اين روش مبتني بر پيش آزمايش، پس از آموزش اوليه مي باشد. سپس الگوهايي را كه با قطعيت بالا، كلاسه بندي نشده اند (مثلاً با استفاده از سيستم راي گيري با اكثريت ضعيفي از آراء انتخاب شده اند). دوباره به كلاسه بند ارايه شده و شبكه بازآموزي مي شود. نويسندگان مقاله قطعيت كلاسه بندي را در FAM محاسبه كرده و قطعيت بدست آمده براي هر نمونه را با يك حد آستانه مقايسه كرده اند. نمونه هايي كه در اين مقايسه حالت مبهمي دارند، مكرراً به شبكه ياد داده مي شود و دوباره نمونه هاي آموزش، مورد آزمايش قرار مي گيرند. اين عمل آنقدر ادامه مي يابد تا نمونه هاي مبهم، كاملاً درست و با قطعيت بالا طبقه بندي شوند. با استفاده از اين روش صحت كلاسه بندي FAM در مسئله طبقه بندي جوش كاري لوله ها و تجهيزات مربوط به نيروگاه هاي هسته اي، بعد از چهار بار تكرار مرحله بازآموزي، دوبرابر شد.
FAM ساده شده كه محمد تقي وكيل باغميشه و همكاران در [33] معرفي كرده اند يك واريته ساده تر و سريع تر FAM مي باشد. در SFAM، ساختار دو ماژوله FAM به ساختاري تك ماژوله، با حفظ قابليت ها و كارآيي اوليه، تبديل شده و فقط پيكربندي شبكه ساده تر شده است. SFAM پيشنهادي كازوبا[34]، بسيار شبيه به مدل پيشنهادي باغميشه است. با اين تفاوت كه در مدل باغميشه، آموزش شبكه با سرعت بالاتري انجام مي پذيرد. مدل ديگري كه در آن پيكربندي FAM ساده تر شده است، مدل اصلاح شده SFAM مي باشد (MSFAM) [35]. در اين مدل نيز مشابه دو مدل قبل ساختار پر پروبال FAM، هرس شده است.
در اين مدل همچنين قواعد و قوانين قابل فهم تري نسبت به قوانين الگوريتم FAMبه كار گرفته شده است. نتايج آزمايشات و شبيه سازي ها بر روي مدل كازوبا و MSFAM، حاكي از عملكرد يكسان اين دو، در مسايل كلاسه بندي مشابه، مي باشد [34].
يكي از رويكردهاي بسيار مهم و اساسي تحقيقات در باب FAM، تلاش جهت مهار و در صورت امكان برطرف كردن پديده تكثير بي رويه خوشه ها يا همان نودهاي شبكه مي باشد. اين مشكل دو منشاء اساسي دارد كه عبارتند از: نمايش و ارائه داده ها به شكلي نامناسب در ساختار اين نوع شبكه و حساسيت شبكه به هم پوشاني بين كلاسها.
شكل نامناسب نمايش داده ها، پيامد استفاده از عملگرهاي تئوري مجموعه هاي فازي، () كمينه و () بيشينه فازي، مي باشد كه منجر به ايجاد مرزهاي تصميم گيري به شكل خوشه هاي ابر مستطيلي مي شود و اين ممكن است درنظر اول براي داده هايي كه پراكندگي يكنواخت دارند مناسب به نظر برسد. اما چنانكه مي دانيم پراكندگي داده هاي طبيعي به شكل گوسين مي باشد و يك ناحيه ابر مستطيلي هيچ گاه كاملاً با ناحيه اي ابرگوسين هم پوشاني نمي كند. براي محقق شدن اين امر، مرزهاي تصميم گيري در خوشه هاي شبكه بايد به فرم ابر كروي يا ابر بيضوي باشد. اگر يك ابر مستطيل و ابر كره را در نظر بگيريم به شكلي كه هر دو يك خوشه مشخص در فضاي ويژگي را مدل كرده باشند و آن را در بر گرفته باشند، نسبت حجم ابر مستطيل به ابر كره با افزايش بعد مسئله طبقه بندي، افزايش مي يابد [9]. اين بدان معني است كه اگر ابعاد ابر مستطيل بزرگتر شوند فضاي اضافي بيشتري اشغال مي كند كه در آن الگوهاي مرتبط، قرار ندارند. اين فضاهاي بدون استفاده بيشتر نزديك به كنج هاي ابر مستطيل به وجودمي آيد. الگوهايي كه در اين نواحي قرار مي گيرند،‌ عموماً به خوشه هاي اطراف تعلق دارند و به اشتباه داخل اين خوشه كلاسه بندي شده اند. در چنين مواقعي پروسه ره گيري تطابق براي يافتن يك خوشه مناسب تر فعال مي شود و اگر چنين خوشه اي يافت نشد، خوشه يا نود جديدي ايجاد مي شود و اين، خود به ايجاد خوشه هاي اضافي كمك مي كند.
دومين عاملي كه منجر به تكثير بي رويه خوشه ميشود، حساسيت FAM به هم پوشاني بين فضاهاي مربوط به مشخصه هاي آماري كلاسهاي متفاوت است. اين عامل باعث خوشه بندي نادرست حين آموزش مي شود. ايجاد هر خوشه اشتباهي به علت هم پوشاني بين كلاسي، به معني فعال شدن ره گيري تطابق و افزايش پارامتر مراقبت براي يافتن خوشه مناسب است. لذا خوشه اي كه در نهايت انتخاب مي شود بايد بردار وزن بزرگتري داشته باشد تا بتواند با توجه به پارامتر مراقبت كه افزايش يافته،‌ آزمون مراقبت را پشت سر بگذارد. بردار وزن بزرگتر به معني كاهش ابعاد خوشه است زيرا بردار وزن با اندازه ابعاد خوشه نسبت عكس دارد [2].
هر چه اين هم پوشاني بيشتر باشد تعداد دفعاتي كه براي الگوهاي مشابه، فرآيند مذكور تكرار مي شود‌، افزايش يافته و از آنجا كه خوشه هاي كوچك قادر به مدل كردن فضاهاي بزرگ نيستند، تعدادشان افزايش مي يابد. بنابراين يكي از دلايل افزايش تعداد خوشه هاي كوچك، وجود فضاهاي هم پوشاني بزرگ و متعدد بين كلاسها مي باشد. علاوه بر اين، طي فرايند ره گيري تطابق، اگر خوشه مناسب پيدا نشود، خوشه جديدي ايجاد مي شود. ميزان ايجاد و تكثير بي رويه خوشه ها به اين طريق، به ميزان هم پوشاني بين كلاسها بستگي دارد.
در مسايل كاربردي واقعي، اين ميزان تكثير گاهي اوقات به صدها بلكه هزاران خوشه كوچك مي رسد كه بسياري از آنها تأثير ناچيزي در صحت كلاسه بندي دارند و در مجموع، اكثراً زائد به نظر مي رسند. نهايتاً‌ اين نكته حائز اهميت است كه تكثير بي رويه خوشه ها مي تواند علامت آموزش بيش از حد شبكه و توليد تعداد فراواني از خوشه ها براي مدل كردن دقيق تر داده ها وفضاهاي هم پوشاني بين كلاسي باشد. توليد خوشه هاي كم اهميت و كوچك، علاوه بر پيچيده كردن ساختار شبكه، قابليت تعميم دهي كلاسه بندي را نيز به طور چشم گيري كاهش مي دهد.
معرفي dARTMAP را مي توان در زمره نخستين تلاشهاي محققين براي كاستن از توليد نودهاي اضافي در FAM، به حساب آورد [36]. اين شبكه قابليت هاي كدگذاري توزيع شده داده ها در MLP و يادگيري سريع در FAM، با هم برخوردار است. اگر چه تحليل و آزمايشهاي كاربردي، تفاوت محسوس و تاثيرگذاري را بين نتايج حاصله از FAM و dARTMAP، نشان نمي دهد [36 و 25].
شايد مهمترين راهكار ارائه شده براي حل مشكل تكثير خوشه، تكنيك هرس باشد. در الگوريتم FAM، هر خوشه، كه به طور كلي مربوط به قاعده و معياري مي باشد، برداري از وزنها را شامل مي شود كه اين وزنها به صورت زباني، ترجمه الگوريتم وار سابقه معيار و قاعده متناظر با آن نود است. از آنجا كه پايگاههاي داده بزرگ عموماً منجر به شكل گيري قواعد و متدهاي بيش از حد زيادي مي شوند، استفاده از يك مكانيزم استخراج قواعد مناسب، سبب انتخاب يك مجموعه كوچك از خوشه هاي معنادار، كه بيشترين تاثير را در پيش بيني و نتيجه كار دارند، خواهد شد.
به عنوان مثال در اتصال سري ARTMAP [18]، دستورات و قواعد نمادين با الگوريتم ARTMAP ممزوج شده است. بعلاوه، نه تنها، قواعد زباني (if-then) باعث افزايش صحت كلاسه بندي و كارآمدي شبكه مي شود، بلكه اگر اين معيارها با الگوريتم شبكه ممزوج شوند، قابل بهينه سازي و اصلاح،‌توسط خود شبكه هم مي باشند. بلام و همكارانش در [37] به متدهاي فراواني جهت كاهش تكثير خوشه اشاره كرده اند. آنها يك روش هرس خوشه هاي زائد را پيشنهاد كرده اند كه بر اساس آن خوشه هايي كه نماينده كمترين تعداد نمونه هاي آموزش مي باشند، موقتاً حذف مي شوند. روشي ديگر بر پايه محدود كردن تعداد نودهايي است كه مي توانند ايجاد شوند. روش سومي مربوط به اصلاح و تغييرهاي بزرگتر مي باشد. فراهم كردن هر دو قابليت كوچك شدن و بزرگ شدن براي خوشه ها (برخلاف FAM كه فقط خوشه ها مي توانند رشد كنند). راه كار ديگري براي حل اين معضل مي باشد. بعلاوه بلام و همكاران روشي پيشنهاد كردند كه بر اساس آن هر خوشه مي تواند نماينده بيش از يك كلاس هم باشد. آنها تك تك اين روشها را روي پايگاه هاي داده متفاوت اعمال كرده و به اين نتيجه رسيدند كه هيچ روشي به صورت جداگانه يا تركيبي خاص از روشهاي فوق الذكر، را نمي توان يافت به طوري كه براي عموم مسايل طبقه بندي، اساساً از روشها و تركيبهاي ديگر برتر باشد.
در[38] روشهاي هرس متعددي بر اساس ضرايب اطمينان خوشه ها، ارائه شده است. اين ضرايب اطمينان، بر اساس ميزان كاربرد خوشه ها و تاثير آنها در صحت كلاسه بندي تعيين مي شود. بر اين اساس، با حذف خوشه هاي با ضرايب اطمينان پايين، شبكه ساختار ساده تري پيدا مي كند. ARTMAP كه توسط سانچز و همكاران ارائه شده [10] داراي مكانيزم خاصي، جهت جلوگيري از افزايش مقدار پارامتر مراقبت ، مي باشد. چنانكه پيشتر گذشت، افزايش مقدار اين پارامتر، حين ره گيري تطابق، يكي از عوامل مهم منجر به تكثير خوشه، مي باشد.
در [26]،‌از اصل كوتاهترين توصيف (MDL) جهت برقرار كردن تعادل بين افزايش صحت كلاسه بندي و افزايش پيچيدگي شبكه، كه به واسطه اضافه شدن نود جديد ايجادمي شود، استفاده شده است. بر اساس اصل MDL بهترين مدل انتخابي مدلي است كه كوتاهترين كدگذاري داده و با كمترين داده ممكن را شامل شود. محققين در [26] طول كدگذاري FAM را به صورت تابعي از تعداد مقادير ممكن براي هر خوشه، تعداد خوشه ها، ابعاد مسئله و تعداد الگوها،‌ تعريف و از يك الگوريتم خاص براي يافتن مدل مطلوب از بين تعداد زيادي مدل با تعداد نودهاي متفاوت استفاده كرده اند.
2-3-2- الگوريتم هاي جديد بر اساس FAMدو الگوريتم ARTMAP-IC و ART- EMAP [13، 12] كه توسط كارپنتر و همكاران معرفي شد، از بقيه الگوريتم هايي كه بر پايه FAM ايجاد شده اند، قدمت بيشتري دارند. ARTMAP-IC قادر به كد كردن موارد متناقض مي باشد. اين شبكه با استفاده از يك سري مفاهيم احتمالاتي كه در الگوريتم آن وجود دارد، مي تواند نمونه هاي ورودي مشابه با برچسبهاي متفاوت را به درستي كدگذاري كند. ART-EMAP با استفاده از تركيب اطلاعات هندسي خوشه ها در فضاي ويژگي و تغييرات آن ها هنگام آموزش، يك نوع نگاشت ديناميك را براي تعيين خروجي مطلوب سازماندهي مي كند.
ليم و هاريسون [40] مدل احتمالاتي ARTMAP را پيشنهاد كردند. در اين مدل كه همان تعميم يافته مدل PROBART مي باشد [7]، مولفه وزن ، به نوعي معرف فركانس و تعداد دفعات ارتباط و پيوند بين j امين خوشه و k امين خوشه مي باشد. لذا ، به نوعي تخميني تجربي از (احتمال پسين ارتباط خوشه j ام با خوشه k ام )، مي باشد. نقاط قوت الگوريتم PROBART در تفكيك داده ها و توابع رگرسيون آن مي باشد، لذا در اين فصل مجال بحثي براي آن وجود ندارد. به هر حال، PFAM [40]، حاصل تجميع و اختلاط FAM و شبكه هاي عصبي احتمالاتي بوده و الگوريتمي هيبريد و تركيبي دارد [41]. FAM الگوهاي ورودي را خوشه بندي كرده و در نتيجه يك نمايش فشرده از الگوهاي ورودي، در خروجي آن ايجاد شده كه به عنوان ورودي PNN استفاده مي شود. PNN از اين ورودي، براي محاسبه احتمالات پسين و تخمين كلاس مربوطه استفاده مي كند.
الگوريتم PNN بر اساس محاسبه بيشترين احتمال پسين يا تخمين ميزان كمينه ريسك بر اساس قانون بيز، عمل كلاسه بندي را انجام مي دهد. ليم و هاريسون، پيشتر، مدلي مشابه ولي ساده تر از PFAM را به نام FAM بهينه شده، ارائه داده بودند [42].
آنها با معرفي دو قانون ابتكاري يكي براي سازماندهي خوشه ها و ديگري براي پروسه انتخاب خوشه، عمل كلاسه بندي FAM را تسهيل كردند. الگوريتم آموزش و طبقه بندي در FAM بهينه شده، شباهت زيادي به PFAM دارد.

*17

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
دانشگاه علوم و فنون مازندران
پایان نامه
مقطع کارشناسی ارشد
رشته : مهندسی صنایع – صنایع
موضوع : الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته
استاد راهنما : دکتر نیکبخش جوادیان
استاد مشاور : دکتر رضا توکلی مقدم
دانشجو : شهاب پورصفری طالمی
بهار 1392

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
دانشگاه علوم و فنون مازندران
پایان نامه
مقطع کارشناسی ارشد
رشته : مهندسی صنایع – صنایع
موضوع : الگوریتم تکاملی جستجوگر، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته
استاد راهنما : دکتر نیکبخش جوادیان
استاد مشاور : دکتر رضا توکلی مقدم
دانشجو : شهاب پورصفری طالمی
بهار 1392
به نام حضرت دوست
که هر چه داریم از اوست
تقدیم به پدر و مادرم
که از نگاهشان صلابت
از رفتارشان محبت و از صبرشان ایستادگی را آموختم
چکیده
در سال های اخیر توسعه و استفاده از الگوریتم های تکاملی رشد چشم گیری داشته است. ساختار اغلب الگوریتم ها بر مبنای یک پدیده در طبیعت بوده است. هر یک از آنها دارای نقاط ضعف و قوتی بوده است به طوری که هر از چند گاهی شاهد معرفی الگوریتمی جدید هستیم که برتری خود را نسبت به تعدادی از الگوریتم های قبلی نشان می دهد.
در این پایان نامه یک الگوریتم جدید برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته معرفی می شود. این الگوریتم مبتنی بر یک منطق ساده جستجو است. در این الگوریتم هر جستجوگر معرف یک جواب است. الگوریتم جستجوگر تکاملی در هر گام ناحیه جستجو و جستجوگرها را به چند قسمت تقسیم می کند و هر گروه جستجو را به ناحیه ای تخصیص می دهد. حرکت جستجوگرها در ناحیه ها بر اساس یک روند تکاملی ساده می باشد ولی هیچ کدام از جستجوگرها اجازه ورود به ناحیه های دیگر را ندارند. در مرحله بعد تعدادی از ناحیه ها که بهترین مقدار تابع هدف را دارا هستند انتخاب و به چند ناحیه کوچکتر تقسیم می شوند و گروه های جستجوگر به آنها تخصیص داده می شوند. این مراحل تا برقراری شرط توقف ادامه پیدا خواهد کرد برای سنجش عملکرد این الگوریتم از مثال های موجود در مقالات پر رجوع ترین الگوریتم ها استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده برتری الگوریتم جستجوگر تکاملی بر این الگوریتم ها است.
کلمات کلیدی
بهینه سازی هوشمند، الگوریتم های فرا ابتکاری، بهینه سازی سراسری، الگوریتم جستجوگر تکاملی، بهینه سازی پیوسته
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1- کلیات تحقیق …………………………………………………………………………………………. 1
1-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………. 2
1 -2- تعریف مساله ………………………………………………………………………………… 2
1 -3- هدف تحقیق …………………………………………………………………………………. 3
1 -4- فرضیات تحقیق ………………………………………………………………………………. 3
1 -5- اهمیت و ضرورت تحقیق …………………………………………………………………….. 3
1 -6- خلاصه فصل های آتی………………………………………………………………………… 4
2- ادبیات و پیشینه تحقیق ……………………………………………………………………………….. 5
2-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………… 6
2-2- مرور ادبیات الگوریتم های فرا ابتکاری …………………………………………………………. 6
2-3- جمع بندی ……………………………………………………………………………………. 15
3- زمینه های علمی تحقیق ……………………………………………………………………………… 16
3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………… 17
3-2- مسائل بهینه سازی ……………………………………………………………………………. 17
3-3- بررسي روش‌هاي جستجو و بهينه‌سازي ……………………………………………………….. 18
3-3-1- روش‌هاي شمارشي ………………………………………………………………… 19
3-3-2- روش‌هاي محاسباتي ……………………………………………………………….. 20
3-3-3- روش‌هاي ابتكاري و فرا ابتکاری ……………………………………………………. 21
3-4- مسائل بهينه‌سازي تركيبي ……………………………………………………………………… 21
3-5- روشهای حل مسائل بهينه‌سازي تركيبي ………………………………………………………… 23
3-5-1- روش های ابتکاری ………………………………………………………………… 24
3-5-1-1- آزاد‌سازي …………………………………………………………… 24
3-5-1-2- تجزيه ………………………………………………………………. 25
3-5-1-3- تكرار ……………………………………………………………….. 25
3-5-1-4- روش توليد ستون …………………………………………………… 25
3-5-1-5- جستجوي سازنده …………………………………………………… 26
3-5-1-6- جستجوي بهبود يافته ……………………………………………….. 26
3-5-1-7- روش جستجوي همسايه …………………………………………….. 27
3-5-2- روش‌هاي فرا ابتكاري برگرفته از طبيعت ……………………………………………… 28
3-6- جمع بندی ……………………………………………………………………………………. 29
4- ارائه الگوریتم جدید پیشنهادی ……………………………………………………………………….. 30
4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………… 31
4-2- الگوریتم جستجوگر تکاملی…………………………. (Seeker Evolutionary Algorithm) 31
4-3- اعتبار سنجی الگوریتم جستجوگر تکاملی……………………………………………………….. 42
4-3-1- مسائل مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی …………………………………. 43
4-3-2- عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………………… 55
4-3-3- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی باICA, OICA , CICA3 ……………. 65
4-3-4- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با RGA, PSO , GSA ………………. 67
4-3-5- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با HS, IBA , ABS ………………….. 68
4-3-6- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با BA, CS, LFA, FA ………………. 70
4-4 فرایند تکاملی الگوریتم های فرا ابتکاری ………………………………………………………… 72
4-5 جمع بندی …………………………………………………………………………………….. 75
5- نتیجه گیری و پیشنهادها …………………………………………………………………………….. 76
5-1- نتیجه گیری ………………………………………………………………………………….. 77
5-2- پیشنهادها ……………………………………………………………………………………. 77
مراجع ……………………………………………………………………………………………………. 78
پیوست 1- کد MATLAB حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………… 82
پیوست 2- کد MATLAB حلقه فرعی الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………… 86
پیوست 3- کد MATLAB مسائل ریاضی استفاده شده ……………………………………………………. 90
فهرست جداول
جدول 4-1 مقدار پارامتر های الگوریتم برای حل f Gol و f Six و f Bra …………………………………….. 63
جدول 4-2 مقدار شاخص های ارزیابی عملکرد الگوریتم برای حل f Gol و f Six و f Bra ……………………. 65
جدول 4-3 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با ICA, OICA , CICA3 ………………… 66
جدول 4-4 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………. 66
جدول 4-5 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با RGA, PSO , GSA …………………… 67
جدول 4-6 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………. 68
جدول 4-7 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با ABC, IBA, HS ……………………….. 69
جدول 4-8 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………. 70
جدول 4-9 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با LFA, FA, CS, BA ……………………… 71
جدول 4-10 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ……………………………………….. 72
فهرست شکل ها
شكل 3-1 طبقه‌بندي انواع روش‌هاي بهينه‌سازي …………………………………………………………….. 19
شکل 4-1 فلوچارت الگوریتم جستجوگر تکاملی ……………………………………………………………. 33
شکل 4-2 نحوه حرکت جستجو گرها در ناحیه جواب ………………………………………………………. 34
شکل 4-3 حرکت جستجو گر به سمت بهترین جستجو گر ………………………………………………….. 39
شکل 4-4 شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………………….. 41
شکل 4-5 شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………………….. 42
شکل 4-6 نمودار سه بعدی تابع F1 ……………………………………………………………………….. 44
شکل 4-7 نمودار سه بعدی تابع Goldstein-Price ……………………………………………………… 45
شکل 4-8 نمودار سه بعدی تابع Six-hump camel back ………………………………………………. 46
شکل 4-9 نمودار سه بعدی تابع Branins ………………………………………………………………… 47
شکل 4-10 نمودار سه بعدی تابع Rosenbrock …………………………………………………………. 48
شکل 4-11 نمودار سه بعدی تابع Sphere ……………………………………………………………….. 49
شکل 4-12 نمودار سه بعدی تابع Schwefel …………………………………………………………….. 50
شکل 4-13 نمودار سه بعدی تابع Ackley ……………………………………………………………….. 51
شکل 4-14 نمودار سه بعدی تابع Rastrigin …………………………………………………………….. 52
شکل 4-15 نمودار سه بعدی تابع Easom ……………………………………………………………….. 53
شکل 4-16 نمودار سه بعدی تابع Griewank ……………………………………………………………. 54
شکل 4-17 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار اول ……………………………….. 56
شکل 4-18 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار اول ……………………………….. 56
شکل 4-19 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار دوم ……………………………….. 57
شکل 4-20 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار دوم ……………………………….. 57
شکل 4-21 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار سوم ………………………………. 58
شکل 4-22 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار سوم ………………………………. 58
شکل 4-23 موقعیت مکانی جستجوگر ها قبل از عملیات جستجو در تکرار چهارم ……………………………. 59
شکل 4-24 موقعیت مکانی جستجوگر ها بعد از عملیات جستجو در تکرار چهارم ……………………………. 59
شکل 4-25 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار پنجم ………………………………. 60
شکل 4-26 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار پنجم ………………………………. 60
شکل 4-27 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع F1 ……………………………………………….. 62
شکل 4-28 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Six-hump camel back ……………………… 63
شکل 4-29 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Branins ………………………………………… 64
شکل 4-30 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Goldstein-Price ……………………………… 64
شکل 4-31 نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2 از نمای بالا…………………………………………………. 74
شکل 4-32 نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2 …………………………………………………………….. 74
شکل 4-33 نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2 و نقطه بهینه این تابع ……………………………………….. 75
فصل اول
کلیات تحقیق
1-1- مقدمه
در ریاضیات و علوم رایانه یک مسأله بهینه سازی، مسأله یافتن بهترین راه حل از میان همه راه حل های عملی می باشد. مسأله های بهینه سازی می تواند به دو دسته تقسیم شود که متغیرها پیوسته یا گسسته باشند. روش های حل متفاوتی برای این گونه مسائل وجود دارند که به سه دسته روش های سنتی ریاضی، روش های ابتکاری و روش های فرا ابتکاری تقسیم می شوند. در اکثر مسائل بهینه سازی با افزایش ابعاد مساله زمان حل آن نیز به صورت نمایی افزایش پیدا می کند. به این گونه مسائل، مسائل بهینه سازی ترکیبیاتی گفته می شود. به همین علت یکی از بهترین گزینه های برای حل مسائل بهینه سازی استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری است. مهمترین علت استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری، بدست آوردن یک جواب مناسب در زمان مناسب است. از همین رو است که توسعه و میزان استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری به شدت رشد داشته است.
1-2- تعریف مساله
هدف از بهينه‌سازي يافتن بهترين جواب قابل قبول با توجه به محدوديت‌ها و نيازهاي مسأله است. بهينه‌سازي يك فعاليت مهم و تعيين‌كننده در بسیاری ار زمینه های علمی، اقتصادی، صنعتی و غيره است. بسياري از مسائل بهينه‌سازي در مهندسي، طبيعتاً پيچيده‌تر و مشكل‌تر از آن هستند كه با روش‌هاي مرسوم بهينه ‌سازي نظير روش های برنامه‌ريزي رياضي و نظاير آن قابل حل باشند. از جمله راه ‌حل‌هاي موجود در برخورد با اين گونه مسائل، استفاده از الگوريتم‌هاي تکاملی است. دلیل دیگر استفاده از الگوریتم های تکاملی، زمان بسیار زیاد و غیر ممکن روش های دقیق ریاضی برای حل مسائلی با پارامتر های زیاد و پیچیده است. در سال‌هاي اخير يكي از مهمترين و اميدبخش‌ترين تحقيقات، «روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت» بوده است. اين روش‌ها شباهت‌هايي با سيستم‌هاي اجتماعي و يا طبيعي دارند. ساختار ‌آنها برگرفته شده از روند تکاملی موجود در آن سیستم می باشد كه در حل مسائل با ساختار پیچیده نتايج بسيار خوبی داشته است. در اکثر این گونه الگوریتم ها عملیات جستجو با تولید یک جمعیت تصادفی در ناحیه جستجو شروع می شود. سپس با استفاده هوش محاسباتی موجود در الگوریتم، جواب ها حرکت داده می شوند. این جابجایی به نحوی می باشد که بعد از گذشتن چند گام جمعیت به سمت نقطه بهینه همگرا می شوند. تفاوت اصلی الگوریتم های تکاملی در همین نحوه جابجایی جمعیت می باشد. در سال های اخیر توسعه و استفاده از الگوریتم های تکاملی رشد چشم گیری داشته است. هر یک از آن ها دارای نقاط ضعف و قوتی بوده است به طوری که هر از چند گاهی شاهد معرفی الگوریتمی جدید هستیم که برتری خود را نسبت به تعدادی از الگوریتم های قبلی نشان می دهد.
در این پاياننامه، یک الگوریتم جدید برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته معرفی شده است. این الگوریتم مبتنی بر یک منطق ساده جستجو است. برای ارزیابی عملکرد الگوریتم های فرا ابتکاری از مسائل ریاضی موجود در ادبیات استفاده می شود. برای این الگویتم نیز از 11 مساله ریاضی برای مقایسه و ارزیابی عملکرد الگوریتم پیشنهادی استفاده شده است. در این مقایسات نتایج الگوریتم پیشنهادی با نتایج یازده الگوریتم فرا ابتکاری مقایسه شده است. این الگوریتم ها جزء پر رجوع ترین الگوریتم های فرا ابتکاری در این زمینه هستند.
1-3- هدف تحقیق
هدف از این پایان نامه معرفی یک الگوریتم فراابتکاری کارا برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته است که بتواند نسبت به اغلب الگوریتم های فراابتکاری مشهور دارای برتری باشد.
1-4- فرضیات تحقیق
در اين پایان نامه، فرضيات مسأله وجود ندارد و طراحی الگوریتم تکاملی جستجوگر فقط برای مسائل بهینه سازی پیوسته صورت ميگيرد.
1-5- اهمیت و ضرورت تحقیق
گستره استفاده از الگوریتم های فراابتکاری در علوم مختلف به خصوص مهندسی صنایع در طی سال های گذشته بسیار زیاد بوده است. تعداد ارجاعات به مقالات اصلی این الگوریتم ها خود گواه این امر است. در ادامه به تعدادی از این موارد اشاره می شود.
الگوریتم تجمعی ذرات (1995) – 19927 ارجاع
الگوریتم هارمونی (2001) – 866 ارجاع
الگوریتم زنبور عسل (2007) – 590 ارجاع
الگوریتم فرهنگ (1994) – 517 ارجاع
الگوریتم رقابت استعماری (2007) – 195 ارجاع
الگوریتم گرانشی (2009) – 188 ارجاع
تعداد ارجاعات بسیار زیاد به مقالات الگوریتم های فراابتکاری نشان دهنده اهمیت فراوان این روش ها است. روش حل یا پدیده علمی که وسعت استفاده از آنها به این شکل باشد بسیار اندک است.
1-6- خلاصه فصل های آتی
در فصل دوم به مرور ادبیات الگوریتم های فرا ابتکاری پرداخته خواهد شد. الگوریتم هایی که در این فصل مرور می شود شامل الگوریتم ژنتیک، الگوريتم آنيلينگ شبيه‌سازي، الگوریتم ایمنی مصنوعی، الگوریتم جستجوی ممنوعه، الگوریتم بهینه‌سازی کلونی مورچه، الگوریتم اجتماع ذرات، تکامل تفاضلی، الگوریتم جستجوی هارمونی، جستجوی فاخته، الگوریتم دسته‌ی ماهی‌هاي مصنوعی، الگوریتم کرم شب تاب، الگوریتم خفاش، الگوریتم جستجوی گرانشی، الگوریتم کلونی زنبور عسل، الگوریتم رقابت استعماری، الگوریتم بهینه سازی فاخته است.
در فصل سوم به زمینه های علمی تحقیق پرداخته می شود. در این فصل روش های مختلف جستجو و بهینه سازی مورد بحث قرار می گیرد. مسائل بهینه سازی ترکیبیاتی و روش های حل آن شرح داده می شود.
در فصل چهارم ساختار الگوریتم جستجوگر تکاملی شرح داده خواهد شد و سپس با استفاده از چندین مساله ریاضی عملکرد آن با معروف ترین الگوریتم های فرا ابتکاری مورد مقایسه قرار خواهد گرفت.
فصل پنجم مربوط به نتیجه گیری و پیشنهادات آتی تحقیق خواهد بود.
فصل دوم
ادبیات و پیشینه تحقیق
2-1- مقدمه
در سالهای دهه 1950 برنامه نویسی کامپیوترهای اولیه توسط تغییر سیم ها و تنظیم هزاران کلید و سوییچ انجام می شد. بعد از آن افراد به دنبال ابزارهای سریع تر و راحت تری برای برنامه نویسی بودند. در اواخر دهه 1950 مفسرهای زبان های طبیعی و کامپایلرهای پا به عرصه ظهور گذاشتند. در این سال ها بود که زبان های برنامه نویسی به منظور استفاده در دنیای نرم افزارهای تجاری عرضه شدند. این امر باعث شد تا آشنایی با زبان های برنامه نویسی به صورت عام در بین متخصصان رواج پیدا کند. بعد از این رویداد مهم اکثر دانشمندان در زمینه های مختلف علمی سعی کردند از زبان برنامه نویسی استفاده کنند. یکی از موارد استفاده از زبان های برنامه نویسی، علم ریاضی و انجام محاسبات ریاضی بود. زمان حل بسیار کمتر این روش نسبت به حل دستی باعث شد تا سرعت استفاده از برنامه نویسی در شاخه های مختلف ریاضی یه شدت رشد کند. در دهه 1970 برای اولین بار دانشمندان برای حل مسائل بهینه سازی ترکیبیاتی از الگوریتم های فرا ابتکاری استفاده کردند. آن ها برای پیاده سازی الگوریتم ها از زبان برنامه نویسی استفاده کردند. نتیجه این کار بدست آمدن جواب های مناسب در زمان مناسب برای مسائل بهینه سازی ترکیبیاتی با اندازه بزرگ بود. تا آن زمان برای این گونه مسائل به دلیل زمان حل بسیار زیاد جواب مناسبی یافت نشده بود.
2-2- مرور ادبیات الگوریتم های فرا ابتکاری
در دهه هفتاد میلادی دانشمندی از دانشگاه میشیگان به نام جان هلند ایده استفاده از الگوریتم ژنتیک را در بهینه‌سازی‌های مهندسی مطرح کرد. ایده اساسی این الگوریتم انتقال خصوصیات موروثی توسط ژن‌هاست. الگوریتم ژنتیک نوع خاصی از الگوریتم های تکاملی است که از تکنیک های زیست‌شناسی فراگشتی مانند وراثت و جهش استفاده می‌کند. در واقع الگوریتم های ژنتیک از اصول انتخاب طبیعی داروین برای یافتن فرمول بهینه جهت پیش‌بینی یا تطبیق الگو استفاده می کنند. الگوریتم های ژنتیک اغلب گزینه خوبی برای تکنیک‌های پیش‌بینی بر مبنای رگرسیون هستند. مختصراً گفته می‌شود که الگوریتم ژنتیک یک تکنیک برنامه‌نویسی است که از تکامل ژنتیکی به عنوان یک الگوی حل مسئله استفاده می‌کند. در طبيعت، فرايند تكامل هنگامي ايجاد مي‌شود كه چهار شرط زير برقرار باشد:
الف) يك موجود توانايي تكثير داشته باشد (قابليت توليد مثل).
ب) جمعيتي از اين موجودات قابل تكثير وجود داشته باشد.
پ) چنين وضعيتي داراي تنوع باشد.
ت) اين موجودات به وسيله قابليت‌هايي در زندگي از هم جدا شوند.
در طبيعت، گونه‌هاي متفاوتي از يك موجود وجود دارند كه اين تفاوت‌ها در كروموزوم‌هاي اين موجودات ظاهر مي‌شود و باعث تنوع در ساختار و رفتار اين موجودات مي‌شود.
اين تنوع ساختار و رفتار به نوبه خود بر زاد و ولد تأثير مي‌گذارد. موجوداتي كه قابليت‌ها و توانايي بيشتري براي انجام فعاليت‌ها در محيط دارند (موجودات متكامل‌تر)، داراي نرخ زاد و ولد بالاتري خواهند بود و طبعاً موجوداتي كه سازگاري كمتري با محيط دارند، از نرخ زاد و ولد پايين‌تري برخوردار خواهند بود. بعد از چند دوره زماني و گذشت چند نسل، جمعيت تمايل دارد كه موجوداتي را بيشتر در خود داشته باشد كه كروموزوم‌هايشان با محيط اطراف سازگاري بيشتري دارد. در طي زمان، ساختار افراد جامعه به علت انتخاب طبيعي تغيير مي‌كند و اين نشانه تكامل جمعيت است [1,2,3] .
الگوريتم آنيلينگ شبيه‌سازي شده توسط متروپوليس و همكاران در سال 1953 پيشنهاد شده و جهت بهينه‌سازي در سال 1983 مورد بازبيني قرار گرفته است. اين روش در مسائل تاكسي تلفني كاربرد دارد.
الگوريتم آنيلينگ شبيه‌سازي شده در شکل عمومي، بر اساس شباهت ميان سرد شدن جامدات مذاب و حل مسائل بهينه‌سازي تركيبي به وجود آمده است. در فيزيك مواد فشرده، گرم و سرد كردن فرايندي است فيزيكي كه طي آن يك ماده جامد در ظرفي حرارت داده مي‌شود تا مايع شود؛ سپس حرارت آن بتدريج كاهش مي‌يابد. بدين ترتيب تمام ذرات فرصت مي‌يابند تا خود را در پايين‌ترين سطح انرژي منظم كنند. چنين وضعي در شرايطي ايجاد مي‌شود كه گرمادهي كافي بوده و سرد كردن نيز به آهستگي صورت گيرد. جواب حاصل از الگوريتم گرم و سرد كردن شبيه‌سازي شده، به جواب اوليه وابسته نيست و مي‌توان توسط آن جوابي نزديك به جواب بهينه به دست آورد. حد بالايي زمان اجراي الگوريتم نيز قابل تعيين است. بنابراين الگوريتم گرم و سرد كردن شبيه‌سازي شده، الگوريتمي است تكراري كه اشكالات روش‌هاي عمومي مبتني بر تكرار را ندارد.
در روش آنيلينگ شبيه‌سازي شده، به صورت پي در پي از جواب جاري به يكي از همسايه‌هاي آن انتقال صورت مي‌گيرد. اين سازوکار توسط زنجيره ماركوف به صورت رياضي قابل توصيف است. در اين روش، يك مجموعه آزمون انجام مي‌گيرد؛ اين آزمون‌ها به نحوي است كه نتيجه هر يك به نتيجه آزمون قبل وابسته است. در روش آنيلينگ شبيه‌سازي شده، منظور از يك آزمون، انتقال به نقطه جديد است و روشن است كه نتيجه انتقال به نقطه جديد تنها وابسته به مشخصات جواب جاري است.
روش جستجوي همسايه و روش آنيلينگ شبيه‌سازي شده، هر دو روش‌هاي تكراري هستند. در الگوريتم آنيلينگ شبيه‌سازي شده، هر بار كه شاخص كنترل‌كننده به مقدار نهايي خود مي‌رسد، در حقيقت يك عمليات تكراري انجام شده است. در الگوريتم جستجوي همسايه، هنگامي كه تعداد تكرارها به سمت بي‌نهايت ميل مي‌كند، روش به جواب بهينه نزديك مي‌شود. اما عملكرد الگوريتم آنيلينگ شبيه‌سازي شده سريع‌تر است [4] .
ديكاسترو و تيميس، اولين الگوريتم هاي ايمني مصنوعي را در سال 1986 طراحي كردند. به طور کلی، سیستم‌های ایمنی مصنوعی جزء الگوریتم های الهام گرفته شده از بیولوژی هستند. این نوع الگوریتم‌ها، الگوریتم هایی کامپیوتری هستند که اصول و ویژگی‌های آنها نتیجه بررسی در خواص وفقی و مقاومت نمونه‌ها بیولوژیکی است. سیستم ایمنی مصنوعی نوعی الگو برای یادگیری ماشین است. یادگیری ماشین، توانایی کامپیوتر برای انجام یک کار با یادگیری داده‌ها یا از روی تجربه است. سیستم ایمنی مصنوعی توسط کاسترو به این صورت تعریف شده است:
سيستم هاي وفقي كه با الهام از ايمونولوژي نظري و توابع، اصول و مدل هاي ايمني سیستم بدن انسان مشاهده شده به وجود آمده‌اند و برای حل مسائل مورد استفاده قرار می‌گیرند [5] .
الگوریتم جستجوی ممنوعه برای اولین بار در سال 1986 توسط گلووِر معرفی شد. روش جستجوي ممنوع همانند روش آنيلينگ شبيه‌سازي شده بر اساس جستجوي همسايه بنا شده است. در اين روش عملكرد حافظه انسان شبيه‌سازي شده است. حافظه انسان با به كارگيري ساختماني مؤثر و در عين حال ساده از اطلاعات، آنچه را در قبل رؤيت شده، ذخيره مي‌كند. اين مركز همچنين فهرستی از حركات منع شده را تنظيم مي‌كند و اين فهرست همواره بر اساس آخرين جستجوها منظم مي‌شود. اين روش از انجام هر گونه عمليات مجدد و تكراري جلوگيري مي‌كند.
شكل نوين جستجوي ممنوع توسط گلوور مطرح شده است. روش جستجوي مبتني بر منع، با ايجاد تغييري كوچك در روش جستجوي همسايه به وجود مي‌آيد. هدف اين روش آن است كه بخش‌هايي از مجموعه جواب كه پيش از اين بررسي نشده است، مد نظر قرار گيرد. بدين منظور حركت به جواب‌هايي كه اخيراً جستجو شده، ممنوع خواهد بود.
ساختار كلي روش جستجوي ممنوع بدين صورت است كه ابتدا يك جواب اوليه امكان‌پذير انتخاب مي‌شود؛ سپس براي جواب مربوط، بر اساس يک معيار خاص مجموعه‌اي از جواب‌هاي همسايه امكان‌پذير در نظر گرفته مي‌شود.
در گام بعد، پس از ارزيابي جواب‌هاي همسايه تعيين شده، بهترين آنها انتخاب مي‌شود و جابه‌جايي از جواب جاري به جواب همسايه انتخابي صورت مي‌گيرد. اين فرايند به همين ترتيب تكرار مي‌شود تا زماني كه شرط خاتمه تحقق يابد.
در روش جستجوي ممنوع، فهرستي وجود دارد كه جابه‌جايي‌هاي منع شده را نگهداري مي‌كند و به فهرست تابو معروف است و كاربرد اصلي آن، پرهيز از همگرا شدن به جواب‌هاي بهينه محلي است. به عبارت ديگر، به كمك فهرست تابو جابه‌جايي به جواب‌هايي كه اخيراً جستجو شده‌اند، ممنوع خواهد شد. فقط بخش‌هايي از مجموعه جواب كه پيش از اين مورد بررسي قرار نگرفته، مد نظر خواهند بود. در واقع جابه‌جايي از جواب جاري به جواب همسايه امكان‌پذير زماني انجام مي‌شود كه در فهرست تابو قرار نداشته باشد. در غير اين صورت، جواب همسايه ديگري كه در ارزيابي جواب‌هاي همسايه در رده بعدي قرار گرفته است، انتخاب شده و جابه‌جايي به آن صورت مي‌گيرد.
در روش جستجوي ممنوع بعد از هر جابه‌جايي، فهرست تابو بهنگام مي‌شود، به نحوي كه جابه‌جايي جديد به آن فهرست اضافه شده و جابه‌جايي كه تا n تكرار مشخص در فهرست بوده است، از آن حذف مي‌شود. نحوه انتخاب مي‌تواند با توجه به شرايط و نوع مسأله متفاوت باشد .[6]
الگوریتم بهینه‌سازی کلونی مورچه‌ها در سال 1991 توسط دوریگو و همکاران پیشنهاد شده است که در حل مسأله فروشنده دوره‌گرد و مسائل تخصیص چندوجهی کاربرد دارد. الگوريتم بهينه ‌سازي كلوني مورچه‌ها از عامل‌هاي ساده‌اي كه مورچه ناميده مي‌شوند، استفاده مي‌كند تا به صورت تكراري جواب‌هايي توليد كند. مورچه‌ها می توانند كوتاه‌ترين مسير از يك منبع غذايي به لانه را با بهره‌گيري از اطلاعات فرموني پيدا کنند. مورچه‌ها در هنگام راه رفتن، روي زمين فرمون مي‌ريزند و با بو كشيدن فرمون ريخته شده بر روي زمين راه را دنبال مي‌كنند؛ چنانچه در طي مسير به سوي لانه به يك دوراهي برسند، از آن جايي كه هيچ اطلاعي درباره راه بهتر ندارند، راه را به تصادف برمي‌گزينند. انتظار مي‌رود به طور متوسط نيمي از مورچه‌ها مسير اول و نيمي ديگر مسير دوم را انتخاب كنند.
فرض مي‌شود كه تمام مورچه‌ها با سرعت يكسان مسير را طي كنند. از آنجا كه يك مسير كوتاه‌تر از مسير ديگر است، مورچه‌هاي بيشتري از آن مي‌گذرند و فرمون بيشتري بر روي آن انباشته مي‌شود. بعد از مدت كوتاهي مقدار فرمون روي دو مسير به اندازه‌اي مي رسد كه روي تصميم مورچه‌هاي جديد براي انتخاب مسير بهتر تأثير مي‌گذارد. از اين به بعد، مورچه‌هاي جديد با احتمال بيشتري ترجيح مي‌دهند از مسير كوتاه‌تر استفاده كنند، زيرا در نقطه تصميم‌گيري مقدار فرمون بيشتري در مسير كوتاه‌تر مشاهده مي‌كنند. بعد از مدت كوتاهي تمام مورچه‌ها اين مسير را انتخاب خواهند كرد .[7]
الگوریتم اجتماع ذرات که به آن الگوریتم پرندگان نیز گفته می شود براي اولين بار توسط کندي و ابرهارت در سال 1995 مطرح شد. این الگوريتم محاسبه اي تکاملي الهام گرفته از طبيعت و براساس تکرار مي‌باشد. منبع الهام اين الگوريتم، رفتار اجتماعي حيوانات، همانند حرکت دسته جمعي پرندگان و ماهي‌ها بود. الگوریتم اجتماع ذرات نيز با يک ماتريس جمعيت تصادفي اوليه، شروع مي‌شود. الگوريتم اجتماع ذرات از تعداد مشخصي از ذرات تشکيل مي شود که به طور تصادفي، مقدار اوليه مي گيرند. براي هر ذره دو مقدار وضعيت و سرعت، تعريف مي شود که به ترتيب با يک بردار مکان و يک بردار سرعت، مدل مي‌شوند. اين ذرات، بصورت تکرارشونده اي در فضاي n‌بعدي مسئله حرکت مي کنند تا با محاسبة مقدار بهينگي به عنوان يک ملاک سنجش، گزينه‌هاي ممکن جديد را جستجو کنند.[8,9]
تکامل تفاضلی یک روش جست و جوی احتمالی بر پایه جمعیت است که در سال 1995 توسط ستورن و پرایس ابداع گردید. تفاضل تکاملی در حالی که تشابهاتی با سایر الگوریتم های تکاملی دارد اما استفاده از اطلاعات فاصله و جهت از جمعیت فعلی برای پیش بردن عملیات جست و جو آن را از سایر الگوریتم های تکاملی متمایز کرده است. الگوریتم تکامل تفاضلی اولیه برای مسائل فضای پیوسته به وجود آمدند ولی در ادامه برای مسائل فضای گسسته نیز تعمیم یافتند .[10]
الگوریتم جستجوی هارمونی توسط گیم و همکاران در سال 2001 معرفی شد. بعد ها در سال 2007 این الگوریتم توسعه داده شد. این الگوریتم با الهام از نحوه شکل گیری و چگونگی عملکرد یک ارکستر موسیقی به دنبال راه حل بهینه و یا به عبارت ملموس تر، بهترین هماهنگی بین اجزا دخیل در راهبری یک پروسه است. همان طور که نوازنده ها در یک ارکستر قطعات موسیقایی را می نوازند تا از بین آنها بهترین ترکیب، محصول نهایی را پدید آورد الگوریتم هارمونی نیز از بررسی نتیجه عملکرد اجزا به دنبال هماهنگی مطلوب است . الگوریتم هارمونی برای حل مسائل به دنبال یافتن بهترین مسیر است تا بوسیله آن هزینه توابع محاسباتی را کاهش دهد (کوتاهتر) نماید.[11]
روش جستجوی فاخته در سال 2009 توسط یانگ  و دب پیشنهاد شده است. این الگوریتم یک روش بهینه‌سازی فرااکتشافی است که رویکردی تکاملی در جستجوی راه‌حل بهینه دارد. این روش از رفتار جالب توجه گونه‌هایی از پرنده‌ی فاخته در پرورش تخم الهام گرفته است و آن را با پرواز لووی که نوعی گشت تصادفی است ترکیب می‌کند. برخی از گونه‌های فاخته به جای ساختن لانه، تخم‌های خود را در لانه‌ی پرنده‌ای از گونه‌های دیگر می‌گذارند و آن‌ها را با تقلید از شکل تخم‌ها و جوجه‌های پرنده‌ی میزبان وادار به مشارکت در بقای نسل خود می کنند.[12]
الگوریتم کرم شب تاب در سال 2009 توسط یانگ معرفی شد. دو کاربرد اساسی  پرتوتابی حشره های شب تاب جفت‌یابی و جذب طعمه است. به علاوه، پرتوتابی ممکن است به صورت مکانیزم هشداری برای محافظت‌ به کار رود. پرتوتابی ریتمیک، نرخ چشمک ها و مدت هر یک از آن ها، سیستم ارتباط جفت‌ها با یکدیگر را شکل می دهد. ماده‌ها به الگوی یکسان نرها در گونه‌های یکسان پاسخ می دهند، در حالی که در تعدادی از گونه‌ها حشره های شب‌تاب ماده می توانند الگوی تابشی جفت‌های گونه‌های دیگر را نیز تقلید کنند و با فریب حشره های شب‌تاب نر که ممکن است اشتباه کنند، آن‌ها را به سمت خود جذب و شکار کنند. شدت تابش نور می تواند به طریقی فرموله شود که با تابع هدف در ارتباط باشد و بدین صورت مقدار این تابع بهینه شود.[13,14]
الگوریتم خفاش نیز در سال 2010 توسط یانگ معرفی شد. این الگوریتم بر مبنای زندگی خفاش ها توسعه داده شده است.[15]
الگوریتم جستجوی گرانشی در سال 2009 توسط راشدی و همکاران معرفی شده است. اين الگوريتم که با الهام از قانون گرانش طبيعت، پيشنهاد شده است يک روش جديد از دسته الگوريتم هاي جستجو ابتکاري ميباشد. در اين روش عامل هاي جستجو، اجرامي هستند که با توجه به نيروي جاذبه اي که از ساير اجرام به آنها وارد مي شود، درکي از فضاي جستجو پيدا مي کنند و با توجه به اين درک به جستجوي فضاي اطراف خود مي گردند .[16]
الگوریتم کلونی زنبور عسل در سال 2007 توسط کارابوگ و باشتورگ معرفی شده است. الگوریتم زنبور عسل هر نقطه را در فضای پارامتری، متشکل از پاسخ‌های ممکن به عنوان منبع غذا تحت بررسی قرار می دهد. زنبورهای دیده‌بان، کارگزاران شبیه‌سازی شده، به صورت تصادفی فضای پاسخها را ساده می کنند و به وسیلهی تابع شایستگی کیفیت موقعیتهای بازدید شده را گزارش می دهند. جواب‌های ساده شده رتبه بندی می‌شوند و دیگر زنبورها نیروهای تازهای هستند که فضای پاسخ‌ها را در پیرامون خود برای یافتن بالاترین رتبه محل‌ها جستجو می کنند که گلزار نامیده می‌شود. الگوریتم به صورت گزینشی دیگر گلزارها را برای یافتن نقطهی بیشینهی تابع شایستگی جستجو می‌کند.[17,18]
الگوریتم رقابت استعماری در سال 2007 توسط اتش پز و همکاران معرفی شده است. روشی در حوزه محاسبات تکاملی است که به یافتن پاسخ بهینه مسائل مختلف بهینه سازی می‌پردازد. این الگوریتم با مدلسازی ریاضی فرایند تکامل اجتماعی، سیاسی، الگوریتمی برای حل مسائل ریاضی بهینه سازی ارائه می دهد. الگوریتم رقابت استعماری نیز مجموعه اولیه ای از جوابهای احتمالی را تشکیل می دهد. الگوریتم رقابت استعماری با روند خاصی جوابهای اولیه (کشور ها) را به تدریج بهبود داده و در نهایت جواب مناسب مسئله بهینه سازی (کشور مطلوب) را در اختیار می گذارد. پایه‌های اصلی این الگوریتم را سیاست همسان سازی، رقابت استعماری و انقلاب تشکیل می دهند. این الگوریتم با تقلید از روند تکامل اجتماعی، اقتصادی و سیاسی کشورها و با مدلسازی ریاضی بخشهایی از این فرایند، عملگرهایی را در قالب منظم به صورت الگوریتم ارائه می دهد که می توانند به حل مسائل پیچیده بهینه سازی کمک کنند. در واقع این الگوریتم جوابهای مسئله بهینه سازی را در قالب کشورها نگریسته و سعی می‌کند در طی فرایندی تکرار شونده این جواب‌ها را رفته رفته بهبود داده و در نهایت به جواب بهینه مسئله برساند.[19,20,21]
الگوریتم بهینه سازی فاخته در سال 2011 توسط رجبیون معرفی شده است. همانند ساير الگوريتمهاي تكاملي این الگوریتم هم با يك جمعيت اوليه كار خود را شروع مي كند. اين جمعيت از فاخته ها، تعدادي تخم دارند كه آنها را در لانه تعدادي پرنده ي ميزبان خواهند گذاشت. تعدادي از اين تخم ها كه شباهت بيشتري به تخم هاي پرنده ميزبان دارند شانس بيشتري براي رشد و تبديل شدن به فاخته بالغ خواهند داشت. ساير تخم ها توسط پرنده ميزبان شناسايي شده و از بين مي روند. ميزان تخم هاي رشد كرده مناسب بودن لانه هاي آن منطقه را نشان مي دهند. موقعيتي كه در آن بيشترين تعداد تخمها نجات يابند پارامتري خواهد بود كه الگوریتم قصد بهينه سازي آن را دارد. فاخته ها براي بيشينه كردن نجات تخم هاي خود دنبال بهترين منطقه مي گردند. پس از آنكه جوجه ها از تخم در آمدند و تبديل به فاخته بالغ شدند، جوامع و گروه هايي تشكيل مي دهند. هر گروه منطقه سكونت خود را براي زيست دارد. تمام گروهها به سمت بهترين منطقه موجود فعلي مهاجرت مي كنند. هر گروه در منطقه اي نزديك بهترين موقعيت فعلي ساكن مي شود. با در نظر گرفتن تعداد تخمي كه هر فاخته خواهد گذاشت و همچنين فاصله فاخته ها از منطقه بهينه فعلي براي سكونت تعدادي شعاع تخم گذاري محاسبه شده و شكل مي گيرد. سپس فاخته ها شروع به تخم گذاري تصادفي در لانه هايي داخل شعاع تخم گذاري خود مي كنند. اين پروسه تا رسيدن به بهترين محل براي تخم گذاري  (منطقه با بيشترين سود) ادامه مي يابد. اين محل بهينه جايي است كه بيشترين تعداد فاخته ها در آن گرد مي آيند.[22]
الگوریتم دسته‌ی ماهی‌هاي مصنوعی یکی از الگوریتم‌هاي هوش جمعی است که بر اساس جمعیت و جستجوي تصادفی کار می‌کند. این الگوریتم در سال 2003 توسط لی ارائه گردید. اساس کار این الگوریتم از روي رفتارهاي اجتماعی ماهی‌ها برگرفته شده و بر مبناي جستجوي تصادفی، جمعیت و رفتارگرایی کار می‌کند. این الگوریتم داراي خصوصیاتی از جمله سرعت همگرایی بالا، حساس نبودن به مقادیر اولیه‌ی ماهی‌هاي مصنوعی، انعطاف‌پذیري و تحمل‌پذیري خطا می باشد که آن را براي حل مسائل بهینه‌سازي قابل قبول می‌کند. اساس کار این الگوریتم بر پایه‌ی توابعی است که از رفتارهاي اجتماعی دسته‌ی ماهی‌ها در طبیعت برگرفته شده‌اند. در دنیاي زیر آب، ماهی‌ها می توانند مناطقی را پیدا کنند که داراي غذاي بیشتري است، که این امر با جستجوي فردي یا گروهی ماهی‌ها محقق می‌شود. مطابق با این ویژگی، مدل ماهی مصنوعی با رفتارهاي حرکت آزادانه، جستجوي غذا، حرکت گروهی و دنباله‌روي ارائه شده است که به وسیله‌ی آنها فضاي مسئله جستجو می‌شود.[23]
2-3- جمع بندی
در این فصل به مرور الگوریتم های فرا ابتکاری پرداخته شد. اکثر الگوریتم ها در مرحله اول خود جمعیت تصادفی تولید می کنند. سپس در تکرار های بعد آن جمعیت اولیه را حرکت می دهند. تفاوت الگوریتم ها در همین نوع حرکت دادن جواب ها است. در الگوریتم ژنتیک به وسیله اپراتور های تقاطع و جهش، در الگوریتم جستجوی ممنوعه به وسیله جستجوی تپه نوردی و لیست ممنوعه، در الگوریتم شبیه سازی تبرید به وسیله جستجوی تبه نوردی و تابع احتمالی بولتزمان و برای الگوریتم های دیگر به روش های گوناگون این عمل صورت می گیرد. در انتها نیز همین حرکت هدایت شده جواب ها باعث پیدا شدن جواب بهتر می شود.
فصل سوم
زمینه های علمی تحقیق
3-1- مقدمه
بهينه‌سازي يك فعاليت مهم و تعيين‌كننده در طراحي ساختاري است. طراحان زماني قادر خواهند بود طرح‌هاي بهتري توليد كنند كه بتوانند با روش‌هاي بهينه‌سازي در صرف زمان و هزينه طراحي صرفه‌جويي نمايند. بسياري از مسائل بهينه‌سازي در مهندسي، طبيعتاً پيچيده‌تر و مشكل‌تر از آن هستند كه با روش‌هاي مرسوم بهينه‌سازي نظير روش برنامه‌ريزي رياضي و نظاير آن قابل حل باشند.
3-2- مسائل بهینه سازی
هدف از بهينه‌سازي يافتن بهترين جواب قابل قبول، با توجه به محدوديت‌ها و نيازهاي مسأله است. براي يك مسأله، ممكن است جواب‌هاي مختلفي موجود باشد كه براي مقايسه آنها و انتخاب جواب بهينه، تابعي به نام تابع هدف تعريف مي‌شود. انتخاب اين تابع به طبيعت مسأله وابسته است. به عنوان مثال، زمان سفر يا هزينه از جمله اهداف رايج بهينه‌سازي شبكه‌هاي حمل و نقل مي‌باشد. به هر حال، انتخاب تابع هدف مناسب يكي از مهمترين گام‌هاي بهينه‌سازي است. گاهي در بهينه‌سازي چند هدف به طور همزمان مد نظر قرار مي‌گيرد؛ اين گونه مسائل بهينه‌سازي را كه دربرگيرنده چند تابع هدف هستند، مسائل چند هدفي مي‌نامند. ساده‌ترين راه در برخورد با اين گونه مسائل، تشكيل يك تابع هدف جديد به صورت تركيب خطي توابع هدف اصلي است كه در اين تركيب ميزان اثرگذاري هر تابع با وزن اختصاص يافته به آن مشخص مي‌شود. هر مسأله بهينه‌سازي داراي تعدادي متغير مستقل است كه آنها را متغيرهاي طراحي می‌نامند كه با بردار n بعدي x نشان داده مي‌شوند. هدف از بهينه‌سازي تعيين متغيرهاي طراحي است، به گونه‌اي كه تابع هدف كمينه يا بيشينه شود.
مسائل مختلف بهينه‌سازي به دو دسته زير تقسيم مي‌شود:
الف) مسائل بهينه‌سازي بي‌محدوديت: در اين مسائل هدف، بيشينه يا كمينه كردن تابع هدف بدون هر گونه محدوديتي بر روي متغيرهاي طراحي مي‌باشد.
ب) مسائل بهينه‌سازي با محدوديت: بهينه‌سازي در اغلب مسائل كاربردي، با توجه به محدوديت‌هايي صورت مي‌گيرد؛ محدوديت‌هايي كه در زمينه رفتار و عملكرد يك سيستم مي‌باشد و محدوديت‌هاي رفتاري و محدوديت‌هايي كه در فيزيك و هندسه مسأله وجود دارد، محدوديت‌هاي هندسي يا جانبي ناميده مي‌شوند.
معادلات معرف محدوديت‌ها ممكن است به صورت مساوي يا نامساوي باشند كه در هر مورد، روش بهينه‌سازي متفاوت مي‌باشد. به هر حال محدوديت‌ها، ناحيه قابل قبول در طراحي را معين مي‌كنند.
به طور كلي مسائل بهينه‌سازي با محدوديت را مي‌توان به صورت زير نشان داد:
Minimize or Maximize : F(X) (3.1)
Subject to : I = 1,2,3,…,p
j = 1,2,3,…,q
k = 1,2,3,…,n
كه در آن X={ بردار طراحي و رابطه‌هاي (3.1) به ترتيب محدوديت‌هاي نامساوي، مساوي و محدوده قابل قبول براي متغيرهاي طراحي مي‌باشند.
3-3- بررسي روش‌هاي جستجو و بهينه‌سازي
پيشرفت كامپيوتر در طي پنجاه سال گذشته باعث توسعه روش‌هاي بهينه‌سازي شده، به طوري كه دستورهاي متعددي در طي اين دوره تدوين شده است. در اين بخش، مروري بر روش‌هاي مختلف بهينه‌سازي ارائه مي‌شود.
شكل 3-1 روش‌هاي بهينه‌سازي را در چهار دسته وسيع دسته‌بندي مي‌كند. در ادامه بحث، هر دسته از اين روش‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرند.

شكل 3-1 طبقه‌بندي انواع روش‌هاي بهينه‌سازي
3-3-1- روش‌هاي شمارشي
در روش‌هاي شمارشي، در هر تكرار فقط يك نقطه متعلق به فضاي دامنه تابع هدف بررسي مي‌شود. اين روش‌ها براي پياده‌سازي، ساده‌تر از روش‌هاي ديگر مي‌باشند؛ اما به محاسبات قابل توجهي نياز دارند. در اين روش‌ها سازوکاری براي كاستن دامنه جستجو وجود ندارد و دامنه فضاي جستجو شده با اين روش خيلي بزرگ است. برنامه‌ريزي پويا مثال خوبي از روش‌هاي شمارشي مي‌باشد. اين روش كاملاً غيرهوشمند است و به همين دليل امروزه به ندرت به تنهايي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
3-3-2- روش‌هاي محاسباتي
اين روش‌ها از مجموعه شرايط لازم و كافي كه در جواب مسأله بهينه‌سازي صدق مي‌كند، استفاده مي‌كنند. وجود يا عدم وجود محدوديت‌هاي بهينه‌سازي در اين روش‌ها نقش اساسي دارد. به همين علت، اين روش‌ها به دو دسته روش‌هاي با محدوديت و بي‌محدوديت تقسيم مي‌شوند.
روش‌هاي بهينه‌سازي بي‌محدوديت با توجه به تعداد متغيرها شامل بهينه‌سازي توابع يك متغيره و چند متغيره مي‌باشند.
روش‌هاي بهينه‌سازي توابع يك متغيره، به سه دسته روش‌هاي مرتبه صفر، مرتبه اول و مرتبه دوم تقسيم مي‌شوند. روش‌هاي مرتبه صفر فقط به محاسبه تابع هدف در نقاط مختلف نياز دارد؛ اما روش‌هاي مرتبه اول از تابع هدف و مشتق آن و روش‌هاي مرتبه دوم از تابع هدف و مشتق اول و دوم آن استفاده مي‌كنند. در بهينه‌سازي توابع چند متغيره كه كاربرد بسيار زيادي در مسائل مهندسي دارد، كمينه‌سازي يا بيشينه‌سازي يك كميت با مقدار زيادي متغير طراحي صورت مي‌گيرد.
يك تقسيم‌بندي، روش‌هاي بهينه‌سازي با محدوديت را به سه دسته برنامه‌ريزي خطي، روش‌هاي مستقيم و غيرمستقيم تقسيم مي‌كند. مسائل با محدوديت كه توابع هدف و محدوديت‌هاي آنها خطي باشند، جزو مسائل برنامه‌ريزي خطي قرار مي‌گيرند. برنامه‌ريزي خطي شاخه‌اي از برنامه‌ريزي رياضي است و كاربردهاي فيزيكي، صنعتي و تجاري بسياري دارد.
در روش‌هاي مستقيم، نقطه بهينه به طور مستقيم جستجو شده و از روش‌هاي بهينه‌يابي بي‌محدوديت استفاده نمي‌شود. هدف اصلي روش‌هاي غيرمستقيم استفاده از الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي بي‌محدوديت براي حل عمومي مسائل بهينه‌سازي با محدوديت مي‌باشد.
در اكثر روش‌هاي محاسباتي بهينه‌يابي، از گراديان تابع هدف براي هدايت جستجو استفاده مي‌شود. اگر مثلاً به علت ناپيوستگي تابع هدف، مشتق آن قابل محاسبه نباشد، اين روش‌ها اغلب با مشكل روبه‌رو مي‌شوند.
3-3-3- روش‌هاي ابتكاري و فرا ابتکاری (جستجوي تصادفي)
يك روش ناشيانه براي حل مسائل بهينه‌سازي تركيبي اين است كه تمامي جواب‌هاي امكان‌پذير در نظر گرفته شود و توابع هدف مربوط به آن محاسبه شود و در نهايت، بهترين جواب انتخاب گردد. روشن است كه شيوه شمارش كامل، نهايتاً به جواب دقيق مسأله منتهي مي‌شود؛ اما در عمل به دليل زياد بودن تعداد جواب‌هاي امكان‌پذير، استفاده از آن غيرممكن است. با توجه به مشكلات مربوط به روش شمارش كامل، همواره بر ايجاد روش‌هاي مؤثرتر و كاراتر تأكيد شده است. در اين زمينه، الگوريتم‌هاي مختلفي به وجود آمده است كه مشهورترين نمونه آنها، روش سيمپلكس براي حل برنامه‌هاي خطي و روش شاخه و كرانه براي حل برنامه‌هاي خطي با متغيرهاي صحيح است. براي مسائلی با ابعاد بزرگ، روش سيمپلكس از كارايي بسيار خوبي برخوردار است، ولي روش شاخه و كرانه كارايي خود را از دست مي‌دهد و عملكرد بهتری از شمارش كامل نخواهد داشت. به دلايل فوق، اخيراً تمركز بيشتري بر روش‌هاي ابتكاري يا فرا ابتکاری يا جستجوی تصادفیصورت گرفته است.
روش‌هاي جستجوي ابتكاري، روش‌هايي هستند كه مي‌توانند جوابي خوب (نزديك به بهينه) در زماني محدود براي يك مسأله ارائه كنند. روش‌هاي جستجوي ابتكاري عمدتاً بر مبناي روش‌هاي شمارشي مي‌باشند، با اين تفاوت كه از اطلاعات اضافي براي هدايت جستجو استفاده مي‌كنند. اين روش‌ها از نظر حوزه كاربرد، كاملاً عمومي هستند و مي‌توانند مسائل خيلي پيچيده را حل كنند. عمده اين روش‌ها، تصادفي بوده و از طبيعت الهام گرفته شده‌اند.
3-4- مسائل بهينه‌سازي تركيبي
در طول دو دهه گذشته، كاربرد بهينه‌سازي در زمينه‌هاي مختلفي چون مهندسي صنايع، برق، كامپيوتر، ارتباطات و حمل و نقل گسترش يافته است.
بهينه‌سازي خطي و غيرخطي (جستجو جهت يافتن مقدار بهينه تابعي از متغيرهاي پيوسته)، در دهه پنجاه و شصت از اصلي‌ترين جنبه‌هاي توجه به بهينه‌سازي بود.
بهينه‌سازي تركيبي عبارت است از جستجو براي يافتن نقطه توابع با متغيرهاي گسسته و در دهه 70 نتايج مهمي در اين زمينه به دست آمد. امروزه بسياري از مسائل بهينه‌سازي تركيبي (مانند مسأله فروشنده دوره‌گرد) كه اغلب از جمله مسائل NP-hard هستند، به صورت تقريبي (نه به طور دقيق) در كامپيوترهاي موجود قابل حل مي‌باشند.
به طور رسمی یک بهینه سازی ترکیبی A یک چهارتایی است به طوری که:
مجموعه نمونه هاست.
برای یک نمونه داده شده، مجموعه راه حل های امکان پذیر است.
برای یک مورد داده شده و راه حل ممکن برای ، اندازه را مشخص می کند که معمولاً یک عدد حقیقی مثبت است.
هدف تابع است که یا برابر کمینه و یا بیشینه است.
هدف این است که برای یک نمونه ، یک راه حل بهینه پیدا کنیم که یک راه حل ممکن است با این شرط که
(2.3)
برای هر مسأله بهینه سازی ترکیبی، یک مسأله تصمیم متناظر وجود دارد که می پرسد ببیند آیا یک راه حل ممکن برای مقدار خاص وجود دارد یا نه. به عنوان مثال یک گراف وجود دارد که شامل رئوس و است. یک مسأله بهینه سازی ممکن است «یافتن یک مسیر از به که از کمترین یال ها بگذرد» باشد. این مسأله ممکن است یک جواب مثلاً ۴ داشته باشد. یک مسأله تصمیم متناظر این خواهد بود که «آیا یک مسیر از به با استفاده از 10 یال یا کمتر وجود دارد؟» این مسأله با یک بله یا خیر ساده جواب داده می شود. در زمینه الگوریتم های تخمین، الگوریتم ها برای مسائل سخت برای یافتن راه حل های نزدیک بهینه طراحی می شوند. بنابراین یک نسخه معمول تصمیم، یک توصیف ناکافی از مسأله است زیرا فقط راه حل های قابل قبول را مشخص می کند. اگرچه می توانیم مسائل تصمیم مناسبی مطرح کنیم، این مسائل دیگر بیشتر به طور طبیعی، یک مسأله بهینه سازی می شوند.
3-5- روشهای حل مسائل بهينه‌سازي تركيبي
روشن است كه شيوه شمارش كامل، نهايتاً به جواب دقيق مسأله منجر مي‌شود؛ اما در عمل به دليل زياد بودن تعداد جواب‌هاي امكان‌پذير، استفاده از آن بي‌نتيجه است. براي آنكه مطلب روشن شود، مسأله مشهور فروشنده دوره‌گرد (TSP) را در نظر مي‌گيريم.
اين مسأله يكي از مشهورترين مسائل در حيطه بهينه‌سازي تركيبي است که بدين شرح می باشد:
تعيين مسير حركت يك فروشنده بين N شهر به گونه‌اي كه از هر شهر تنها يكبار بگذرد و طول كل مسير به حداقل برسد، بسيار مطلوب است. تعداد كل جواب‌ها برابر است با . فرض كنيد كامپيوتري موجود است كه مي‌تواند تمام جواب‌هاي مسأله با بيست شهر را در يك ساعت بررسي كند. بر اساس آنچه آورده شد، براي حل مسأله با 21 شهر، 20 ساعت زمان لازم است و به همين ترتيب، زمان لازم براي مسأله 22 شهر، 5/17 روز و براي مسأله 25 شهر، 6 قرن ا ست!
به دليل همين رشد نمايي زمان محاسبه، شمارش كامل روشي كاملاً نامناسب است.
همان طور که گفته شد، با توجه به مشكلات مربوط به روش شمارش كامل، همواره بر ايجاد روش‌هاي مؤثرتر و كاراتر تأكيد شده است. در اين زمينه، الگوريتم‌هاي مختلفي به وجود آمده كه مشهورترين آنها، الگوريتم سيمپلكس براي حل برنامه‌هاي خطي و روش شاخه و كران براي حل برنامه‌هاي خطي با اعداد صحيح است.
بنابراين در سال‌هاي اخير توجه بيشتري بر روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت كه شباهت‌هايي با سيستم‌هاي اجتماعي يا طبيعي دارد، صورت گرفته است و نتايج بسيار خوبي در حل مسائل بهينه‌سازي تركيبي NP-hard به دنبال داشته است. در اين الگوريتم‌ها هيچ ضمانتي براي آنكه جواب به دست آمده بهينه باشد، وجود ندارد و تنها با صرف زمان بسيار مي‌توان جواب نسبتاً دقيقي به دست آورد؛ در حقيقت با توجه به زمان صرف شده، دقت جواب تغيير مي‌كند.
3-5-1- روش های ابتکاری
براي روش‌هاي ابتكاري نمي‌توان تعريفي جامع ارائه كرد. با وجود اين، در اينجا كوشش مي‌شود تعريفي تا حد امكان مناسب براي آن عنوان شود:
روش جستجوي ابتكاري، روشي است كه مي‌تواند جوابي خوب (نزديك به بهينه) در زماني محدود براي يك مسأله ارائه كند. هيچ تضميني براي بهينه بودن جواب وجود ندارد و متأسفانه نمي‌توان ميزان نزديكي جواب به دست آمده به جواب بهينه را تعيين كرد.
در اينجا مفاهيم برخي از روش‌هاي اصلي ابتكاري بدون وارد شدن به جزييات معرفي مي‌شود.
3-5-1-1- آزاد‌سازي
آزادسازي يكي از روش‌هاي ابتكاري در بهينه‌سازي است كه ريشه در روش‌هاي قطعي بهينه‌سازي دارد. در اين روش، ابتدا مسأله به شكل يك مسأله برنامه‌ريزي خطي عدد صحيح یا مختلط (و گاهي اوقات كمي غير خطي)، فرموله مي‌شود. سپس با برداشتن محدوديت‌هاي عدد صحيح بودن، يك مسأله آزاد شده به دست آمده و حل مي‌شود. يك جواب خوب (و نه لزوماً بهينه) براي مسأله اصلي مي‌تواند از روند كردن جواب مسأله آزاد شده (براي رسيدن به يك جواب موجه نزديك به جواب مسأله آزاد شده)، به دست آيد؛ اگر چه روند كردن جواب براي رسيدن به يك جواب لزوماً كار آساني نيست، اما در مورد بسياري از مدل‌هاي معمول، به آساني قابل انجام است.
3-5-1-2- تجزيه
بسياري اوقات آنچه كه حل يك مسأله را از روش‌هاي قطعي بسيار مشكل مي‌كند، اين است كه بيش از يك مورد تصميم‌گيري وجود دارد، مانند موقعيت ماشين‌آلات و تخصيص كار، تخصيص بار به وسائل نقليه و مسيريابي. هر يك از اين موارد تصميم‌گيري ممكن است به تنهايي پيچيده نباشند، اما در نظر گرفتن همه آنها در يك مدل به طور همزمان، چندان آسان نيست. روش ابتكاري تجزيه مي‌تواند در چنين مسائلي مفيد واقع شود. در اين روش، جواب به دو يا چند بخش (كه فرض مي‌شود از هم مستقل هستند) تجزيه شده و هر يك جداگانه حل مي‌شوند؛ سپس يك روش براي هماهنگ كردن و تركيب اين جواب‌هاي جزيي و به دست آوردن يك جواب خوب ابتكاري، به كار گرفته مي‌شود.
3-5-1-3- تكرار
يكي از روش‌هاي تجزيه، تكرار است. در اين روش، مسأله به زيرمسأله‌هاي جداگانه‌اي تبديل مي‌شود و در هر زمان يكي از زيرمسأله‌ها با ثابت در نظر گرفتن متغيرهاي تصميم موجود در ساير زيرمسأله‌ها در بهترين مقدار شناخته شده‌شان، بهينه مي‌شود؛ سپس يكي ديگر از زيرمسأله‌ها در نظر گرفته مي‌شود و اين عمل به طور متناوب تا رسيدن به يك جواب رضايت‌بخش، ادامه مي‌يابد.
3-5-1-4- روش توليد ستون
اين نيز يكي از روش‌هاي تجزيه است كه عموماً براي مسائلي كه داراي عناصر زيادي هستند (مانند مسأله كاهش ضايعات برش با تعداد الگوهاي زياد) كاربرد دارد. در اين روش، حل مسأله به دو بخش تقسيم مي‌شود:
يافتن ستون‌ها (يا عناصر) جواب (مثلاً در مسأله كاهش ضايعات برش و يافتن الگوهاي برش).
يافتن تركيب بهينه اين عناصر، با توجه به محدوديت‌ها (در مسأله كاهش ضايعات برش و يافتن تركيب مناسب الگوها). يكي از روش‌هاي معمول براي يافتن ستون‌ها، مقدار متغيرهاي دوگانه مسأله اصلي است، اما هر روش ديگري نيز مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد.
3-5-1-5- جستجوي سازنده
در اين روش، با شروع از يك جواب تهي، تصميم‌ها مرحله به مرحله گرفته مي‌شود تا يك جواب كامل به دست آيد. هر تصميم، يك تصميم آزمند است؛ يعني قصد دارد با استفاده از اطلاعات به دست آمده از آنچه كه تا كنون انجام شده است، بهترين تصميم را بگيرد.
آنچه كه يك الگوريتم سازنده و يك الگوريتم آزمند را از هم متمايز مي‌كند، نحوه ساختن جواب‌ها مي‌باشد. يك الگوريتم سازنده، جواب را به هر طريق ممكن توليد مي‌كند، اما در يك الگوريتم آزمند، جواب مرحله به مرحله و با توجه به يافته‌ها، ساخته مي‌شود (در هر مرحله، بخشي از جواب ساخته مي‌شود). جستجوي سازنده در مسائلي مانند زمانبندي ماشين و بودجه‌بندي سرمايه كاربرد داشته است. در اينجا مثال مسيريابي كاميون مطرح مي‌شود. در اين مسأله كالا بايد به نقاط مشخصي (هر يك با ميزان مشخصي از تقاضا براي كالا) حمل شود؛ مسأله، سازماندهي اين نقاط در مسيرهاي مشخص با توجه به محدوديت ظرفيت كاميون است.
3-5-1-6- جستجوي بهبود يافته
بر خلاف روش جستجوي سازنده، اين روش با جواب‌هاي كامل كار مي‌كند. جستجو با يك يا چند جواب (مجموعه‌اي از مقادير متغيرهاي تصميم) شروع مي‌شود و در هر مرحله، حركت‌ها يا تغييرات مشخصي در مجموعه فعلي در نظر گرفته مي‌شود و حركت‌هايي كه بيشترين بهبود را ايجاد مي‌كنند، انجام مي‌شود و عمل جستجو ادامه مي‌يابد. يك مسأله در طراحي اين روش، انتخاب جواب اوليه است. گاهي اوقات جواب اوليه يك جواب تصادفي است و گاهي نيز برای ساختن يک جواب اوليه، از روش‌هايي نظير جستجوي سازنده استفاده مي‌شود. مسأله ديگر، تعيين حركت‌ها يا به عبارتي، تعريف همسايگي (مجموعه جواب‌هايي كه با يك حركت از جواب فعلي قابل دسترسي هستند) در مسأله است.
3-5-1-7- روش جستجوي همسايه
استفاده از الگوريتم مبتني بر تكرار مستلزم وجود يك سازوکار توليد جواب است. سازوکار توليد جواب، براي هر جواب i يك همسايه به وجود مي‌آورد كه مي‌توان از i به آن منتقل شد. الگوريتم‌هاي تكراري به عنوان جستجوي همسايه يا جستجوي محلي نيز شناخته مي‌شوند. الگوريتم بدين صورت بيان مي‌شود كه از يك نقطه (جواب) شروع مي‌شود و در هر تكرار، از نقطه جاري به يك نقطه همسايه جابه‌جايي صورت مي‌گيرد. اگر جواب همسايه مقدار كمتري داشته باشد، جايگزين جواب جاري مي‌شود (در مسأله حداقل‌سازي) و در غير اين صورت، نقطه همسايه ديگري انتخاب مي‌شود. هنگامي كه مقدار جواب از جواب تمام نقاط همسايه آن كمتر باشد، الگوريتم پايان مي‌يابد.
مفهوم روش جستجوي همسايه از حدود چهل سال پيش مطرح شده است. از جمله اولين موارد آن، كارهاي كرز مي‌باشد كه براي حل مسأله فروشنده دوره‌گرد از مفهوم جستجوی همسايه استفاده کرده است. در كارهاي اخير ريوز نيز جنبه‌هايي از اين شيوه يافت مي‌شود.
اشكالات الگوريتم فوق بدين شرح است:
ممكن است الگوريتم در يك بهينه محلي متوقف شود، اما مشخص نباشد كه آيا جواب به دست آمده يك بهينه محلي است يا يك بهينه سراسري.
بهينه محلي به دست آمده به جواب اوليه وابسته است و در مورد چگونگي انتخاب جواب اوليه هيچ راه حلي در دسترسي نيست.
به طور معمول نمي‌توان يك حد بالا براي زمان اجرا تعيين كرد.
البته الگوريتم‌هاي مبتني بر تكرار مزايايي نيز دارند؛ از جمله اينكه يافتن جواب اوليه، تعيين مقدار تابع و سازوکار توليد جواب همسايه به طور معمول ساده است.
با وجود آنكه تعيين حد بالاي زمان اجرا امكان‌پذير نيست، ولي با اطمينان مي‌توان گفت كه يك تكرار از الگوريتم در زمان مشخص قابل اجراست.
3-5-2- روش‌هاي فرا ابتكاري برگرفته از طبيعت
در سال‌هاي اخير يكي از مهمترين و اميدبخش‌ترين تحقيقات، «روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت» بوده است؛ اين روش‌ها شباهت‌هايي با سيستم‌هاي اجتماعي و يا طبيعي دارند. كاربرد ‌آنها برگرفته از روش‌هاي ابتكاري پيوسته می باشد كه در حل مسائل مشكل تركيبي نتايج بسيار خوبی داشته است.
در ابتدا با تعريفي از طبيعت و طبيعي بودن روش‌ها شروع مي‌كنيم؛ روش‌ها برگرفته از فيزيك، زيست‌شناسي و جامعه‌شناسي هستند و به شكل زير تشكيل شده‌اند:
استفاده از تعداد مشخصي از سعي‌ها و كوشش‌هاي تكراري
استفاده از يك يا چند عامل (نرون، خرده‌ريز، كروموزوم، مورچه و غيره)
عمليات (در حالت چند عاملي) با يك سازوکار همكاري ـ رقابت
ايجاد روش‌هاي خود تغييري و خود تبديلي
طبيعت داراي دو تدبير بزرگ مي‌باشد:
انتخاب پاداش براي خصوصيات فردي قوي و جزا براي فرد ضعيف‌تر؛
جهش كه معرفي اعضای تصادفي و امکان تولد فرد جديد را ميسر می‌سازد.
به طور كلي دو وضعيت وجود دارد كه در روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت ديده مي‌شود، يكي انتخاب و ديگري جهش. انتخاب ايده‌اي مبنا براي بهينه‌سازي و جهش ايده‌اي مبنا براي جستجوي پيوسته مي‌باشد.
از خصوصيات روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت، مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:
پديده‌اي حقيقي در طبيعت را مدل‌سازي مي‌كنند.
بدون قطع مي‌باشند.
اغلب بدون شرط تركيبي همانند (عامل‌هاي متعدد) را معرفي مي‌نمايند.
تطبيق‌پذير هستند.
خصوصيات بالا باعث رفتاري معقول در جهت تأمين هوشمندي مي‌شود. تعريف هوشمندي نيز عبارت است از قدرت حل مسائل مشكل؛ بنابراين هوشمندي به حل مناسب مسائل بهينه‌سازي تركيبي منجر می‌شود.
3-6- جمع بندی
در این فصل به مباحث پیرامون بهینه سازی پرداخته شد. هدف از بهينه‌سازي يافتن بهترين جواب قابل قبول، با توجه به محدوديت‌ها و نيازهاي مسأله است. مسائل مختلف بهينه‌سازي به دو دسته مسائل بهينه‌سازي بي‌محدوديت و مسائل بهينه‌سازي با محدوديت تقسیم می شوند. روش های گوناگونی مانند روش شمارشی، روش محاسباتی، روش ابتکاری و روش فرا ابتکاری برای مسائل بهینه وجود دارد. یکی از مشکل ترین مسائل بهینه سازی، مسائل بهینه سازی ترکیبیاتی می باشد. مهمترین دلیل دشواری این گونه مسائل زمان بسیار زیاد حل این گونه مسائل به کمک روش های سنتی ریاضی است که عملا این کار را غیر ممکن می کند. بهترین گزینه برای حل اینگونه مسائل روش های ابتکاری و فرا ابتکاری می باشند. تفاوت این دو نوع روش در زمان حل و دقت در جزئیات مسائل می باشد. روش های ابتکاری دارای دقت زیاد تر در جزئیات هستند که طبیعتا زمان حل را نیز افزایش می دهد. روش های فرا ابتکاری نیز دارای مکانیزم حرکت تصادفی هدایت شده می باشند که اغلب آن ها از طبیعت الگو گرفته اند.
فصل چهارم
ارائه الگوریتم جدید پیشنهادی
4-1- مقدمه
هدف از بهينه‌سازي يافتن بهترين جواب قابل قبول، با توجه به محدوديت‌ها و نيازهاي مسأله است. از این رو بهينه‌سازي يك فعاليت مهم و تعيين‌كننده است. براي يك مسأله، ممكن است جواب‌هاي مختلفي موجود باشد كه براي مقايسه آن ها و انتخاب جواب بهينه، تابعي به نام تابع هدف تعريف مي‌شود. بسياري از مسائل بهينه‌سازي، پيچيده‌تر و مشكل‌تر از آن هستند كه بتوان آن ها را با روش‌هاي مرسوم بهينه‌سازي نظير روش برنامه‌ريزي رياضي و نظاير آن حل کرد. از جمله راه ‌حل‌هاي موجود در برخورد با اين گونه مسائل، استفاده از الگوريتم‌هاي تکاملی است. اين الگوريتم‌ها در زمان بسیار کوتاه تری نسبت روش های ریاضی، جواب مطلوب تری بدست می آورند.
4-2- الگوریتم جستجوگر تکاملی (Seeker Evolutionary Algorithm)
الگوریتم جستجوگر تکاملی الگوریتمی مبتنی بر یک منطق ساده جستجو است. فرض کنید تعدادی انسان می خواهند در منطقه ای به دنبال هدف خود بگردند. در واقع فضای جستجوی آن ها همان فضای موجه یک مساله بهینه سازی است. هدف آن ها نیز معادل هدف کمینه سازی یا بیشینه سازی در مسائل بهینه سازی است. بدترین حالت این است که هر یک از اعضای گروه به صورت نامنظم و انفرادی به جستجو به پردازند. نتیجه این نوع جستجو اتلاف زمان و در اکثر مواقع نیافتن حد مطلوبی از هدف خواهد بود. در نتیجه برای یک جستجوی هدفمند این نوع روش مناسب نخواهد بود. برای انجام یک جستجو بهینه و پرهیز از موازی کاری گروه جستجو به چند گروه تقسیم می شوند و ناحیه جستجو را به چند قسمت تقسیم می کنند و هر کدام از گروها به قسمتی می روند و به جستجو می پردازند. اگر به هدف مد نظرشون رسیده باشند عملیات جستجو به اتمام رسیده است در غیر این صورت بعد از جمع آوری و آنالیز اطلاعات بدست آمده، بهترین ناحیه شناسایی می شود. مسلما این ناحیه در مرحله قبل جستجو بهترین برازندگی را داشته است. در مرحله بعد تیم جستجو ناحیه برگزیده را به چند قسمت کوچکتر تقسیم می کند و هر گروه به قسمتی می رود و در آن جا به جستجو می پردازد. دوباره اگر تیم جستجو به هدف مد نظر خود رسیده باشد عملیات جستجو متوقف خواهد شد در غیر این صورت این روند تا برقراری شرط توقف ادامه پیدا می کند.
شرط توقف می تواند تحقق یک حدی از هدف یا زمان و یا نداشتن بهبود تکاملی قابل توجه در روند جستجو باشد. در واقع بعد از سپری شدن مدتی از زمان یا بدست آمدن مقدار مطلوب مورد نظر یا نداشتن بهبود هدف بدست آمده در چند مرحله پیاپی عملیات متوقف می شود.

*18

دانشکده مهندسی
پایان نامهی کارشناسی ارشد در رشته
مهندسی هستهای – راکتورامکانسنجی کاربرد نانوسیالات به عنوان جاذب نوترون در خنک‌کننده اضطراری قلب رآکتور
به کوشش
بهنام بهزادی نژاد
استاد راهنما
دکتر محمدرضا نعمت الهی
بهمن 1392

به نام خدا
اظهارنامه
این‌جانب بهنام بهزادی نژاد دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد رشتهی مهندسی هسته‌ای گرایش رآکتور دانشگاه شیراز اظهار میکنم که این پایاننامه حاصل پژوهش خودم بوده و در بخشهایی که از منابع دیگران استفاده کردهام، نشانی دقیق و مشخصات کامل آن را ذکر نمودهام. همچنین اظهار میکنم که تحقیق و موضوع این پایاننامه تکراری نبوده و تعهد مینمایم که بدون مجوز دانشگاه دستاوردهای آن را منتشر ننموده و یا در اختیار غیر قرار ندهم. کلیه حقوق این اثر مطابق با آییننامه مالکیت فکری و معنوی متعلق به دانشگاه شیراز است.
نام و نام خانوادگی: بهنام بهزادی نژاد
تاریخ و امضاء:

تقدیم به
پدر و مادرم

سپاسگزاری
حال که این پایاننامه به سرانجام رسیده است بر خود واجب میدانم تا از اساتید گران‌قدر بخش مهندسی هسته‌ای، دکتر محمدرضا نعمت اللهی استاد راهنما، دکتر احمد پیروزمند استاد مشاور و دکتر عطاالله ربیعی داور ارجمند و همه کسانی که به نوعی این‌جانب را در راهبری، تهیه و تدوین این اثر یاری نموده‌اند، تشکر نمایم.
چکیده
امکانسنجی کاربرد نانوسیالات به عنوان جاذب نوترون
در خنک‌کننده اضطراری قلب رآکتور
به کوشش
بهنام بهزادی نژاد
راندمان و ایمنی نیروگاههای هسته‌ای در تعیین نقش و میزان استفاده از این نیروگاهها در آینده تعیین کننده میباشد. نیروگاههای امروزی دارای راندمانی بین 30 تا 40 درصد میباشند، که برای افزایش آن میبایستی توانایی انتقال حرارتی خنککننده را افزایش داد تا بتوان انتقال این گرمای تولیدی از قلب را فراهم کرد. به همین جهت تاکنون عمده فعالیتهای کاربرد ذرات نانو در قلب رآکتورها بر روی افزایش ضریب انتقال حرارت متمرکز شده است. از طرفی در قلب رآکتور هسته‌ای، همراه مبحث انتقال حرارت، مبحث نوترونیک نیز اهمیت بسیار بالایی دارد. خنککنندگی در شرایط اضطراری قلب، خنککننده علاوه بر جنبه خنککنندگی قلب میبایستی حاوی مواد جاذب نوترون نیز باشد که اغلب از اسید بوریک استفاده میشود. در این مطالعه امکان استفاده از نانوسیالات به جای اسید بوریک در خنک‌کننده قلب رآکتور هسته‌ای، عمدتا از دیدگاه نوترونیک، وبه صورت اجمالی از نقطه نظرات خوردگی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته است، و سعی بر آن است تا یک نانوسیال مناسب برای استفاده در خنک‌کننده اضطراری رآکتور معرفی شود. در این پایاننامه نانوسیالات اکسید مس، اکسید هافنیوم، اکسید آلومینیوم، اکسید گادلینیوم، اکسید کادمیوم، مس و اکسید تیتانیوم مورد مطالعه قرار گرفتند. در قسمت بررسیهای نوترونیک مشخص شد که اکسید هافنیوم از نقطه نظر نوترونیک نسبت به دیگر نانوسیالات مورد آزمایش جایگزینی مناسب برای بوریک اسید است. از نقطه نظرات اقتصادی نیز اکسید هافنیوم در حد متوسط ویژگیهای لازم را نسبت به دیگر نانوسیالات مورد مطالعه برخوردار میباشد. برای انجام محاسبات نوترونیک از کد MCNPX و برای انجام محاسبات خوردگی از نرمافزارهای LCC و CDMS استفاده شده است.
کلمات کلیدی: نانوسیال، رآکتور هستهای، ضریب تکثیر، نرمافزار MCNPX، CDMS
فهرست مطالبعنوان صفحه
TOC o “1-3” h z u فصل اول: مقدمه PAGEREF _Toc396497355 h 1فصل دوم: پیشینه تحقیق2-1- مقدمه PAGEREF _Toc396497358 h 52-2- کارهای انجام شده: PAGEREF _Toc396497359 h 5فصل سوم: تئوری3-1- مقدمه PAGEREF _Toc396497361 h 133-2- کلیات PAGEREF _Toc396497362 h 133-3- انتقال حرارت در نانو سیالات PAGEREF _Toc396497363 h 153-2-1 مكانيسم‌هاي انتقال حرارت در نانو سيالات PAGEREF _Toc396497364 h 173-3- بررسی نوترونیک PAGEREF _Toc396497365 h 243-3-1- جاذب‌های شیمیایی PAGEREF _Toc396497366 h 263-4- بررسی خوردگی نانو سیالات PAGEREF _Toc396497367 h 313-4-1- اهمیت خوردگی در صنعت PAGEREF _Toc396497368 h 333-5- بررسی اقتصادی PAGEREF _Toc396497369 h 343-5-1- هزینه اولیه نانوسیال وتامین آن PAGEREF _Toc396497370 h 353-5-2-هزینه های خوردگی وپمپاژناشی ازوجود نانوسیالات PAGEREF _Toc396497371 h 36عنوان صفحه
3-6- معرفی کدهای مورداستفاده PAGEREF _Toc396497372 h 373-6-1- کد هسته‌ای MCNPX PAGEREF _Toc396497373 h 373-7- آشنایی با رآکتورهای هستهای PAGEREF _Toc396497375 h 42فصل چهارم: روشکار و مدلسازی4-1-مقدمه PAGEREF _Toc396497378 h 494-2- مدل‌سازی برای مطالعه نوترونیک PAGEREF _Toc396497379 h 504-2-1- معرفی کارت kcode: PAGEREF _Toc396497380 h 514-3-روش مطالعه خوردگی PAGEREF _Toc396497381 h 524-3-1- مقدمه PAGEREF _Toc396497382 h 524-3-2- شرایط مدل‌سازی PAGEREF _Toc396497383 h 544-4-مطالعه اقتصادی PAGEREF _Toc396497384 h 55فصل پنجم: نتایج5-1- مقدمه PAGEREF _Toc396497387 h 605-2- بررسی نوترونیک نانوسیالات PAGEREF _Toc396497388 h 615-2-1- اسید بوریک: PAGEREF _Toc396497389 h 615-2-2- خنک‌کننده حاوی نانو سیال مس در آب: PAGEREF _Toc396497390 h 625-2-3-خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید تیتانیوم در آب: PAGEREF _Toc396497392 h 635-2-4-خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید مس در آب: PAGEREF _Toc396497394 h 645-2-5-خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید آلومینیوم در آب: PAGEREF _Toc396497396 h 655-2-6- خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید هافنیوم در آب: PAGEREF _Toc396497398 h 665-2-7- خنک‌کننده حاوی نانو سیال کادمیم در آب: PAGEREF _Toc396497400 h 675-2-8- خنک‌کننده حاوی نانو سیال اکسید گادولینیوم در آب: PAGEREF _Toc396497402 h 68عنوان صفحه
5-2-9- تأثیر نانوسیال HfO بر ضریب تکثیر در وضعیت داغ رآکتور PAGEREF _Toc396497404 h 695-2-10- بحرانی کردم تنها با نانوسیال PAGEREF _Toc396497405 h 715-3- نتایج بررسی خوردگی PAGEREF _Toc396497406 h 725-3-1- نتایج مربوط به نانوسیال آلومینا (Al2O3) PAGEREF _Toc396497407 h 725-3-2- نتایج مربوط به نانوسیال مس (Cu) PAGEREF _Toc396497409 h 765-3-3-نتایج مربوط به نانوسیال تیتانیم دی‌اکسید (TiO2) PAGEREF _Toc396497411 h 794-3-4- نتایج مربوط به نانوسیال اکسید هافنیوم (HfO) PAGEREF _Toc396497413 h 815-3-5- مقایسه خوردگی ناشی از نانوسیالات متفاوت در یک ضریب تکثیر مشابه: PAGEREF _Toc396497415 h 835-4- نتایج بررسی اقتصادی نانوسیالات PAGEREF _Toc396497417 h 85فصل ششم: بحث در نتایج PAGEREF _Toc396497419 h 896-1-مقدمه PAGEREF _Toc396497420 h 906-2- نتیجه‌گیری بررسی نوترونیک PAGEREF _Toc396497421 h 916-3- نتیجه‌گیری بررسی خوردگی PAGEREF _Toc396497422 h 926-4- نتیجه‌گیری بررسی اقتصادی PAGEREF _Toc396497423 h 936-4-1- هزینه اولیه PAGEREF _Toc396497424 h 936-4-2- هزینه خوردگی PAGEREF _Toc396497425 h 946-5- نتیجه‌گیری نهایی PAGEREF _Toc396497426 h 946-6- پیشنهادات PAGEREF _Toc396497427 h 95فهرست مراجع PAGEREF _Toc396497428 h 96
فهرست جداول
عنوان صفحه
TOC h z u t “فهرست جداول,1” جدول 3-1 : انواع تالیهای موجود در کد MCNPX PAGEREF _Toc396496536 h 42جدول 3-2: مشخصات فنی راکتور بوشهر PAGEREF _Toc396496537 h 45جدول 4-1: هزینه اولیه نانوسیالات در مقایسه با بوریک اسید PAGEREF _Toc396496538 h 58جدول 5-1: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال مس بروی ضریب تکثیر PAGEREF _Toc396496539 h 62جدول 5-2: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید تیتانیوم بروی ضریب تکثیر PAGEREF _Toc396496540 h 63جدول 5-3: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید مس بروی ضریب تکثیر PAGEREF _Toc396496541 h 64جدول 5-4: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید آلومینیوم بروی ضریب تکثیر PAGEREF _Toc396496542 h 65جدول 5-5: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید هافنیوم بروی ضریب تکثیر PAGEREF _Toc396496543 h 66جدول 5-6: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال کادمیوم بروی ضریب تکثیر PAGEREF _Toc396496544 h 67جدول 5-7: نتایج تأثیر درصدهای حجمی مختلف نانوسیال اکسید گادولینیوم بروی ضریب تکثیر PAGEREF _Toc396496545 h 68جدول 5-8: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال آلومینا PAGEREF _Toc396496546 h 72جدول 5-9: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال مس PAGEREF _Toc396496547 h 76جدول 5-10: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید PAGEREF _Toc396496548 h 79عنوان صفحه
جدول 5-11: مقدار خوردگی نسبت به سرعت سیال برای نانوسیال اکسید هافنیوم در زمان‌های مختلف PAGEREF _Toc396496549 h 81جدول 5-12: مقدار موردنیاز از هر نانوسیال برای داشتن ضریب تکثیر 0.9 PAGEREF _Toc396496550 h 83جدول 5-13: قیمت یک تن از نانوسیالات در مقایسه با بوریک اسید PAGEREF _Toc396496551 h 86
TOC h z u t “فهرست جداول؛1”

فهرست اشکالعنوان صفحه
TOC h z t “فهرست شکلها,1” شکل 1-1: فلوچارت مراحل انجام پایان‌نامه PAGEREF _Toc396497803 h 3شکل 3-1: مقیاسی از ذرات نانوسیال PAGEREF _Toc396497804 h 16شکل3-2: پارامترهای مختلف بروی مختصات کروی نانوسیال PAGEREF _Toc396497805 h 18شکل 3-3: تغییرات ضریب انتقال گرمای نسبی با درصد حجمی نانوسیال PAGEREF _Toc396497806 h 20شکل3-4: تأثیر ارزش راکتیویته و عمق میله‌های کنترل بر روی دانسیته توان محوری PAGEREF _Toc396497807 h 28شکل 3-5: ارزش راکتیویته محاسبه شده بورون محلول برای سه نوع رآکتور pwr PAGEREF _Toc396497808 h 30شکل3-6: نمايي از قلب راکتور بوشهر PAGEREF _Toc396497809 h 44شکل4-1: نمایی از محیط نرم‌افزار CDMS PAGEREF _Toc396497810 h 52شکل 4-2: نمایش نتایج خروجی توسط FREECORP PAGEREF _Toc396497811 h 53شکل4-3: نمودار سرعت سیال نسبت به دور گردش پمپ در دقیقه PAGEREF _Toc396497812 h 54شکل4-4: تغییر غلظت بوریک اسید در ورودی و خروجی رآکتور نسبت به زمان PAGEREF _Toc396497813 h 56شکل 4-5: تغییرات غلظت نانوسیالات معادل بوریک اسید در طول زمان PAGEREF _Toc396497814 h 57شکل 4-6: تغییرات توان پمپاژ با درصد حجمی نانوسیال PAGEREF _Toc396497815 h 57شکل 4-7: تغییرات افت فشار با درصد حجمی نانوسیال PAGEREF _Toc396497816 h 58شکل5-1: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال مس PAGEREF _Toc396497817 h 62شکل 5-2: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال مس PAGEREF _Toc396497818 h 63شکل 5-3: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال مس PAGEREF _Toc396497819 h 64شکل 5-4: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال آلومینیوم PAGEREF _Toc396497820 h 65عنوان صفحه
شکل 5-5: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال هافنیوم PAGEREF _Toc396497821 h 66شکل 5-6: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال کادمیوم PAGEREF _Toc396497822 h 67شکل 5-7: نمودار تغییر میزان ضریب تکثیر مؤثر با تغییر غلظت نانو سیال گادلینیوم PAGEREF _Toc396497823 h 68شکل5-8: تغییرات ضریب تکثیر با درصد اکسید هافنیوم از حالت بحرانی PAGEREF _Toc396497824 h 69شکل5-9: تغییرات ضریب تکثیر با درصد اکسید هافنیوم از حالت بحرانی PAGEREF _Toc396497825 h 70شکل5-10: تغییرات ضریب تکثیر با درصد وزنی اکسید هافنیوم از حالت بحرانی PAGEREF _Toc396497826 h 71شکل5-11: میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال آلومینا PAGEREF _Toc396497827 h 73شکل5-12: تأثیر غلظت‌های متفاوت آلومینا بروی اصطکاک دیواره لوله PAGEREF _Toc396497828 h 74شکل 5-13: تأثیر غلظت‌های متفاوت آلومینا بروی فرسایش دیواره لوله PAGEREF _Toc396497829 h 75شکل 5-14: میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال مس PAGEREF _Toc396497830 h 76شکل5-15: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال مس بروی اصطکاک دیواره لوله PAGEREF _Toc396497831 h 77شکل 5-16: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانو سیال مس بروی فرسایش دیواره لوله PAGEREF _Toc396497832 h 78شکل 5-17: : میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید PAGEREF _Toc396497833 h 79شکل 5-18 : تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید بروی اصطکاک دیواره لوله PAGEREF _Toc396497834 h 80شکل 5-19: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال تیتانیوم دی‌اکسید بروی فرسایش دیواره لوله PAGEREF _Toc396497835 h 80شکل 5-20: میزان از دست رفتن جرم لوله در اثر حرکت سیال حاوی نانوسیال اکسید هافنیوم PAGEREF _Toc396497836 h 81شکل 5-21: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانوسیال اکسید هافنیوم بر روی اصطکاک دیواره لوله PAGEREF _Toc396497837 h 82شکل 5-22: تأثیر غلظت‌های متفاوت نانو سیال اکسید هافنیوم بر روی فرسایش دیواره لوله PAGEREF _Toc396497838 h 83عنوان صفحه
شکل 5-23: میزان فاکتور اصطکاک ناشی از نانوسیالات مختلف با مقادیر آمده در جدول 5-7 PAGEREF _Toc396497839 h 84شکل 5-24: تغییرات غلظت بوریک اسید در مقایسه با اکسید هافنیوم نسبت به زمان PAGEREF _Toc396497840 h 85شکل 5-25: هزینه اولیه نانوسیال اکسید هافنیوم PAGEREF _Toc396497841 h 86شکل 5-26: هزینه کلی خوردگی برای یک متر لوله در نیروگاه هسته‌ای PAGEREF _Toc396497842 h 87شکل 5-27: تغییر در توان پمپاژ در اثر وجود نانوسیال با درصدهای حجمی مختلف PAGEREF _Toc396497843 h 87شکل 5-28: تغییر در افت فشار در اثر وجود نانوسیال با درصدهای حجمی مختلف PAGEREF _Toc396497844 h 88شکل 6-1: تغییرات ضریب تکثیر نسبت به درصدهای حجمی مختلف نانوسیال PAGEREF _Toc396497845 h 91شکل 6-2: تغییرات نرخ خوردگی برای نانوسیالات مختلف در طول زمان PAGEREF _Toc396497846 h 92شکل 6-3: هزینه اولیه نانوسیالات مورد بررسی PAGEREF _Toc396497847 h 93شکل 6-4: هزینه خوردگی ناشی از وجود نانوسیالات مختلف در آب PAGEREF _Toc396497848 h 94 TOC h z t “فهرست شکلها؛1”

فهرست اختصاراتMCNPX Monte Carlo N-Particle eXtended
Nu Nusselt Number
Re Reynolds Number
Pr Prandel Number
FSAR Final Safety Analysis ReportNPSH Net Positive Suction Head
BNPP Bushehr Nuclear Power Plant
K Conductivity Constant
∅Heat Flux
LCC Life Cycle Costing
CDMS Corrosion Data Manager Software
فصل اول

1720215315595
مقدمه1-1- کلیات
در سالهای اخیر استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق افزایش یافته و همچنین در حال افزایش است. نیروگاه‌های هسته‌ای در آینده‌ای نه چندان دور منبع اصلی تولید برق خواهند بود. در نیروگاه هسته‌ای انرژی حاصل از شکافت هسته‌ای آب را گرم کرده و سپس این آب که در مدار اول است آب موجود در مدار دوم را بخار کرده و بخار با وارد شدن به توربین باعث گردش آن و تولید برق می‌شود. با این حساب انتقال کامل گرما از مدار اول به مدار دوم امری بسیار مهم است و هرچه اتلاف گرما کمتر باشد بازدهی بیشتری خواهیم داشت. نیروگاه‌های امروزی با راندمانی بین 30 تا 40 درصد کار می‌کنند. به عنوان مثال نیروگاه هسته‌ای بوشهر 3000 مگاوات توان حرارتی آن است درحالی‌که توان الکتریکی آن 1000 مگاوات است. از گذشته تحقیقات زیادی برای بالا بردن ضریب انتقال حرارت آب که به عنوان خنک‌کننده در بسیاری از رآکتورها است انجام شده است. یکی از راه‌های افزایش ضریب انتقال حرارت سیال منتقل‌کننده حرارت، استفاده از نانو سیالات است. به این شکل که نانوذراتی که دارای ضریب انتقال حرارت خوبی هستند، مانند نانو ذرات مس را به سیال پایه با درصدهای حجمی مشخصی اضافه می‌کنند. این کار باعث افزایش قابل‌توجه ضریب انتقال حرارت سیال پایه می‌شود. در رآکتور هسته‌ای مسئله پیچیده‌تر است و سیال پایه علاوه بر ضریب انتقال حرارت بالا باید دارای ویژگی‌های دیگری نیز باشد. از این ویژگی‌ها می‌توان به نقش کندکنندگی سیال خنک‌کننده اشاره کرد که نقش سیال پایه را دوگانه می‌کند. در رآکتورهای اتمی برای کنترل راکتور علاوه بر میله‌های کنترل از سموم محلول در خنک‌کننده نیز استفاده می‌کنند. در رآکتورهای آبی اسید بوریک را به آب با غلظت‌های مشخصی اضافه می‌کنند. بورون موجود در اسید بوریک یک سم نوترونی قوی است که سطح مقطع جذب نوترون بالایی دارد. همچنین مسئله اقتصادی اضافه کردن نانوسیال به سیال پایه از اهمیت بالایی برخوردار است. اگر نانوسیالی را بیابیم که هم باعث افزایش انتقال حرارت شود و هم بتواند نقش بوریک اسید را بازی کند و هم توجیه اقتصادی داشته باشد گامی بزرگ برداشته‌ایم. بر این اساس در این مطالعه سعی داریم نانوسیالاتی که از نظر انتقال حرارت مناسب می‌باشند و در مطالعات مورد توجه قرارگرفته‌اند را از نظر نوترونیک، اقتصادی و خوردگی مورد بررسی قرار دهیم و نانو سیالی که به هدف گفته‌شده ما نزدیک باشد را به عنوان نانوسیال ایدهآل معرفی کنیم. برای این کار از نرم‌افزارهایی برای انجام مطالعات نوترونی، خوردگی و اقتصادی استفاده می‌کنیم. از این نرم‌افزارها می‌توان به MCNPX برای انجام مطالعات نوترونیک و CDMS و FREECORP برای مطالعات خوردگی اشاره کرد. نرم‌افزارهای مورداستفاده به‌تفصیل در فصل‌های بعد معرفی خواهند شد. در شکل 1-1 فلوچارت مراحل انجام پایان‌نامه نشان داده‌شده است.

شکل 1-1: فلوچارت مراحل انجام پایان‌نامهفصل دوم

18726151974215
پیشینه تحقیق2-1- مقدمهتاکنون مطالعات بسياري به‌منظور بررسي  خواص مثبت نانو سيالات صورت گرفته است تحقيق لي ات ال  در سال 1999 نشان‌دهنده ارتقا قابل ملاحظه رسانايي حرارتي نانوسيالات محتوي آب و اتيلن، گليکول همراه با نانو ذرات اکسيد آلومينيم و اکسيد مس در دماي اتاق می‌باشد]1[.
2-2- کارهای انجام شدهافزايش رسانايي گرمايي يک موفقيت قابل تحسين را براي استيمن ات ال  به ارمغان  آورد ، هنگامي که آن‌ها افزايش رسانايي را تا 40% با افزودن تنها 4% از نانو ذرات مس خالص با ابعاد متوسط کمتر از 10 نانومتر حاصل نمود. چنين گزارش شد که رسانايي گرمايي نانوذرات می‌تواند بيش از 20% افزايش داده شود در يک پژوهش ديگر داس ات ال  نشان داد که رسانايي گرمايي نانو سيالت در دماهاي بالاتر افزايش بيشتري می‌یابد که کاربرد آن را در سردسازی جریان‌های حرارتي بالا مطلوب‌تر می‌نماید]2[.
در اين پژوهش اين افزايش از 2% به 36% رسيده است هنگامي که دماي اکسيد نانوذرات معلق از 21 درجه سانتی‌گراد به 51 درجه سانتی‌گراد افزايش دادند (با غلظت حجمي 1% و 4%) کار پژوهشي پاتل ات ال  با نانوذرات طلا و نقره با قطر 20-10 نانومتر انجام شد آزمایش‌های آن‌ها نيز تأثيرات شديد دما را بر روي رسانايي گرمايي از 5% به 221% در بازه حرارتي 60-30 درجه سانتيگراد نشان داد ]2[.
کلبنسکي ات ال ]3[ نيز مکانیسم انتقال حرارت در نانو سيالات را بررسي نمود و دلايل احتمالي افزايش رسانايي گرمايي نانوسيالات را ارائه کرد: اين دلايل شامل اثرات سايز کوچک، تراکم و تجمع نانوسيالات می‌باشد.
افزايش رسانايي حرارتي نانوسيالات به محققان اين فرصت را می‌دهد تا پژوهش‌های وسیع‌تری را در اين زمينه انجام دهند. افزايش واقعي قابليت انتقال حرارت را می‌توان در شرايط همرفتي نشان داد و مقالات اندکي  به بحث درباره‌ی کارايي انتقال  حرارت همرفتي نانوسيالات پرداخته‌اند. ژوان و روتزل  دو راهکار متفاوت براي روابط انتقال حرارت نانوسيالات ارائه نمودند. يک راهکار مرسوم، در نظر گرفتن نانوسيالات به عنوان سيال تک فاز می‌باشد و راهکار ديگر لحاظ نمودن ويژگي چند فاز بودن نانوسيالات و نانوذرات پراکنده می‌باشد. سپس ژوان و لي  نتايج بررسی‌های خود را درباره‌ی ویژگی‌های جريان انتقال حرارت همرفتي منتشر نمودند. آن‌ها انتقال حرارت همرفتي نانو سيالاتي را که متشکل از آب غير يونيزه و ذرات مس با قطر کمتر از 10 نانومتر و با درصد حجم 0.3، 0.5، 0.82، 1، 1.2، 1.5، 2 درصد از کل سيال اندازه‌گیری نمودند و دريافتند که ضريب انتقال حرارت همرفتي نانوسیالات از 6% به 39% افزايش می‌یابد ]4[.
ون ودينگ ]5[ انتقال حرارت نانو سيال آب و اکسيد آلومینیوم را در جريان لایه‌ای تحت شار حرارتي ثابت ديواره مشاهده نمودند و دريافتند که افزايش حرارت نانو سيال با تغييرات عدد رينولدز و غلظت نانوذرات  خصوصاً در ناحیه‌ی ورودي رابطه‌ی مستقيم دارند اخیراً يانگ ات ال راندمان انتقال حرارت نانوسيالات گرافيت را براي جريان لایه‌ای در يک تيوپ دايروي بررسي نمودند.
نجوين سيتي ات ال  ]6[ رفتار انتقال ارتقاء انتقال حرارت نانوسيال اکسيد آلومینیوم را براي يک سيستم گرم‌کننده مورد پژوهش قرار دادند آن‌ها دریافتند که ضريب انتقال حرارت تا 40% در مقايسه با سيال اصلي افزايش نشان می‌دهد.
به تازگي داس ات ال، ونگ  و موجومدار، تريساکسري وي  و ونگويسس  ]7[ پژوهش‌های اخير درباره جريان سيال و ویژگی‌های انتقال حرارت نانوسيالات را در رسانايي، جريان همرفتي تحميلي و آزاد و جوش را مورد بازبيني قرار دادند و به فرصت‌های موجود براي نياز به مطالعات آينده اشاره نمودند. ونويسس مقالات منتشرشده‌ای را که درباره‌ی مباحث آزمايشي و تئوري انتقال حرارت همرفتي تحميلي نانوسيالات می‌باشند را بازنگري نموده و مورد بررسي قرار دادند.
از طرف دیگر تعداد زیادی از محققان گزارش کردند که انتقال حرارت با نانو سیال افزایش مییابد به‌طور مثال لیو ژان یک مطالعه تجربی برای بررسی انتقال حرارت جابجایی و خواص جریان نانو سیال را پیگیری نمودند. نتایج آن‌ها نشان میدهد که ضریب انتقال حرارت جابجایی و خواص جریان نانو سیال با سرعت افزایش پیدا می‌کند و همچنین کسر حجمی، بخش‌های نانو  و از پایه آب در سرعت جریان مشابه بزرگ‌تر است.
داس و همکاران به‌طور تجربی نشان دادند که  هدایت گرمایی نانو سیالات با افزایش دما افزایش مییابد آن‌ها مشاهده کردند که 2 تا 4 درصد هدایت گرمایی افزایش مییابد که میتواند در دماهای 21 تا 52 درجه سانتی‌گراد به دست بیاید ]7[.
در مقایسهی بررسیهای تحقیقی وابستگی استفاده از نانو سیالات در انتقال حرارت جابجایی، مطالعات اندکی در استفاده از نانو سیالات در جابجایی آزاد یافت میشود.
خانافر و همکاران ]8[ مطالعات عددی برای تعیین انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانو سیالات در محفظه تحت قیود فیزیکی مختلف را پی گیری کردند. نتایج آن‌ها نشان داد که عدد ناسلت متوسط با افزایش کسر حجمی برای اعداد گراشف مختلف افزایش مییابد.
کیم و همکاران ]9[ یک فاکتور برای توصیف اثربخش نانویی روی بی‌ثباتی جابجایی و مشخصه‌های انتقال حرارت یک سیال مبنا را پیشنهاد کردند. این فاکتور جدید شامل تأثیر نسبت قابلیت هدایت نانو ذرات به سیال پایه، فاکتور شکل نانو ذرات، کسر حجمی نانو ذرات و نسبت ظرفیت گرمایی آن میشود. نتایج آن‌ها نشان میدهد که ضریب انتقال حرارت در حضور نانو سیال با افزایش کسر حجمی نانوساختار ها افزایش مییابد.
افزایش انتقال حرارت جابجایی با استفاده از نانوسیالات توسط نینا و همکاران و نینا و روتا به‌طور تجربی مشاهده شده است.
در طرف دیگر رحیمی و همکاران ]10[ به صورت تجربی دریافتند که حضور نانوساختار (cuo,Al2o3) در آب بر مبنای نانو سیال در داخل استوانه‌ی افقی ضریب جابجایی طبیعی را با افزایش کسر حجمی نانو ذرات، چگالی نانوذره و همچنین نسبت منظری استوانه کاهش مییابد.
هاشمی و همکاران ]11[ به‌طور تجربی گزارش کردند که ضریب جابجایی طبیعی با افزایش تجمع نانوساختارها کاهش مییابد.
گرگوری و همکاران]12[ جابجایی طبیعی را با میکروساختارAl2o3  (تقریباً 250 nm) آب ساکن در محفظه آزمایش کردند. به نظر میرسد که نتایج آن‌ها تأثیر ناچیز ساختارها را روی مقدار عدد ناسلت برای یک محفظه عمودی را شامل میشود. به‌هرحال برای محفظه افقی یک کاهش در عدد ناسلت در مقایسه با حضور آب خالص در عدد رایلی و تجمع ساختارهای بیشتر وجود دارد. نویسندگان، این رفتار غیرعادی را به لایه گذاری نسبت میدهند.
استندبرگ و همکاران]13[ بررسی‌های تجربی روی جابجایی‌های طبیعی نانو سیالات در محفظه عمودی برای اندازه‌های مختلف  و کسر حجمی متفاوت نانو ذرات Al2o3 در بازه 1/0% تا 4% و عدد رایلی در بازه‌ی 105 تا 108 انجام داده‌اند. تنزل اصولی انتقال حرارت در نانوسیالات  شامل نانو ذرات با کسر حجمی بزرگ‌تر از 2% در خارج بازه‌ی عدد رایلی در نتایج آن‌ها مشاهده شد.
به‌هرحال افزایش انتقال حرارت به‌اندازه‌ی 18% با آب خالص که برای نانوسیال حاوی تجمع نانو ذرات 1/0% در رایلی های بالابود نمایش داده شد. معمولاً مدل تئوری قابل قبولی برای بررسی هدایت غیرعادی نانوسیالات وجود ندارد.
بسیاری از محققان هدایت نانو سیالات را بر مبنای قابلیت جابجایی سیال و نانوذرات، شکل نواحی سطح نانوذرات و کسر حجمی و دما قرار داده‌اند.
کبلینسکی و همکاران]14[ و ایستمن و همکاران]15[ مکانیسم‌هایی برای افزایش انتقال حرارت جابجایی پیشنهاد کردند که شامل حرکت براونی نانو ذرات، سطح لایه‌ای مولکولی مایع در مایع جزء وصل‌کننده، انتقال گرما با نانوذرات و تأثیر بر روی دسته‌ی نانوذرات بودند. آن‌ها دلیل آوردند که تأثیر رفتار براونی میتواند بسته به ورودی بزرگ‌تر پخش گرما در مقایسه با پخش براونی ناچیز در نظر گرفته شود.
ایوانس و همکاران اثبات کردند که تأثیر هیدرودینامیکی مربوط به حرکت براونی اثر عکس بر روی هدایت گرمایی نانوسیالات هنگام استفاده از شبیه‌سازی دینامیکی مولکولی و تئوری سینتیک ساده دارد.
تأثیر لایه‌های میانجی جامد یا مایع در افزایش هدایت گرمایی نانوسیالات توسط بسیاری از محققان به صورت تئوری بررسی‌شده است. به‌طور مثال یوو چوی یک مدل تئوری برای بررسی اثر لایه‌های میانجی  مایع و جامد روی مدل Hamilton-Crosser برای توقف ساختارهای نانو کروی پیشنهاد کردند. آن‌ها تلاش کردند که اثبات کنند لایه‌های میانجی جامد و مایع نقش مهمی در تقویت هدایت گرمایی نانوسیالات به‌واسطه‌ی مدل Hamilton-Crosser بازی می‌کنند. به‌هرحال مدل پیشنهادی آن‌ها قادر به پیش‌بینی رفتار غیرخطی هدایت گرمایی نانوسیالات نبود.
بررسی تأثیر بین نانوذره و سیال پایه نیز انجام‌گرفته است. ژو یک مدل بهینه برای تأثیر هدایت گرمایی مؤثر نانوسیالات  بر پایه‌ی تئوری ماکسول (تئوری (تضاد) قطبش میانگین) ایجاد کرد. ژو فرض کرد که مدل توسعه‌یافته میتواند افزایش غیرعادی قابلیت هدایت گرمایی در نانوسیالات را تفسیر کند ]16[ .
بر پایه شبیه‌سازی دینامیک مولکولی  و ارتباط ساده‌ی مایع –جامد، ژو و همکاران توضیح دادند که لایه‌های اتم مایع در حدفاصل مایع – جامد تأثیر قابل ملاحظه روی خواص انتقال گرما ندارند.
چیزی که می‌توان از اطلاعات ذکرشده متوجه شد این است که نه حرکت براونی و نه لایه‌های میانجی نمیتوانند مکانیسم‌های غالب باشند و از تجربه و بررسی و تحلیل روی افزایش انتقال حرارت هنگام استفاده از نانوسیالات در تضاد هستند هم در جابجایی طبیعی و هم اجباری: بنابراین، تحقیقات تئوری و تجربی در توضیح پایه‌های امکان افزایش انتقال حرارت وقتی از نانوسیال استفاده میشود، ضروری می‌باشد. توصیف قوی رفتار غیرعادی برای نانوسیالات که شامل قابلیت هدایت و ویسکوزیته بالا می‌باشد، وجود ندارد ]17[ .
نتايج آزمايش‌هايي که در رابطه با نحوة انتقال حرارت بر روي چندين نمونه نانوسيال انجام شد، نشان می‌دهد که عملکرد نانوسيالات در انتقال حرارت عموماً بيشتر از آن چيزي است که به‌صورت نظري پیش‌بینی‌شده است. اين واقعيت يک کشف اساسي در مسئلهی انتقال حرارت مي‌باشد.
درصد افزايش هدايت گرمايي ذرات مس، اکسيد مس و آلومينيم در اتيلن گليکول (EG) همچنين نمايش افزايش هدايت گرمايي نانولوله‌هاي کربني چندجداره در روغن و تطبيق آن با نظريه ماکسول از نانوسيالات مي‌توان به‌منظور توسعهی سيستم‌هاي کنترل حرارت در بسياري کاربردها ازجمله وسايل نقلیه‌ی سنگين استفاده نمود. کنترل حرارت يکي از عوامل کليدي در فناوري‌‌هاي مربوط به محصولاتي مانند پيل‌ سوختي و وسايل نقلیه دوگانهسوز-الکتريکي مي‌باشد که بيشتر آن‌ها تحت دماهاي عمدتاً کمتر از دماي موتورهاي احتراق داخلي متداول، عمل مي‌کنند ]14[ .
بنابراين نياز مبرمي به توسعه سيالات انتقال‌دهندة حرارت با هدايت گرمايي خيلي بالا و نيز انتقال اين فناوري به صنايع خودرو وجود دارد. اخیراً پژوهش‌هايي در مورد نانوسيالات فلزي حاوي نانوذراتِ مسِ با قطرِ کمتر از 10 نانومتر که در اتيلن گليکول پخش شده بودند انجام شده است. اين پژوهش‌ها نشان می‌دهد که در جزء حجمي بسيار اندکي از نانوذرات، رسانايي گرمايي مي‌تواند بيشتر از قابليت رسانايي صرف خود سيال و يا نانوسيالات اکسيدي (مانند اکسيد مس و اکسيد آلومینیوم با قطر متوسط ذرات 35 نانومتر) باشد. همان‌طور که در نمودار 1 نشان داده‌شده است. به علت اينکه تاکنون هیچ‌کدام از نظريه‌هاي معمول اثرات ناشي از قطر ذرات و يا هدايت آن‌ها بر روي ميزان هدايت نانوسيالات را پيش‌بيني نکرده‌اند، اين نتايج غير منتظره است ]14[.
اخیراً نانوسيالاتي حاوي نانولوله كربني ساخته شده‌اند و نتايج آزمايش‌هاي انجام شده بر روي اين نانوسيالات نشان داده است که وجود نانولوله‌ها در يک سيال، هدايت گرمايي آن را به‌طور چشمگيري افزايش می‌دهد.
جالب‌تر آنکه افزايش هدايت گرمايي مربوط به نانولوله يک گام از پیش‌بینی‌های انجام شده به وسيلة نظريه‌‌هاي موجود فراتر است. از اين گذشته نمودار هدايت گرمايي اندازه‌گيري شده برحسب حجم‌هاي جزئي، به‌صورت غيرخطي مي‌باشد حال‌آنکه تئوري‌هاي رايج به‌وضوح وجود يک نسبت خطي را ميان اين دو پارامتر نشان داده بودند.
از ویژگی‌های کليدي نانوسيالات که تاکنون کشف‌شده‌اند مي‌توان هدايت‌هاي گرمايي بسيار بالاتر از آنچه که سوسپانسيون‌هاي مرسوم از خود نشان داده بودند، وجود نسبت غیرخطی ميان هدايت گرمايي و غلظت نانولوله‌هاي کربني در نانوسيالات و نيز وابستگي شديد هدايت گرمايي به دما و افزايش چشمگير در شار حرارتي بحراني را نام برد. هر کدام از اين ويژگي‌ها در جاي خود براي سيستم‌هاي حرارتي بسيار مطلوب مي‌باشند و در کنار هم نانوسيالات را بهترين کانديدا براي توليد سردکننده‌هاي مبتني بر مايع مي‌نمايند. اين يافته‌ها همچنين وجود محدوديت‌هاي اساسي در مدل‌های انتقال گرمايي متداول براي سوسپانسيون‌هاي جامد/ مايع را به‌وضوح نشان می‌دهد.
ازجمله عوامل انتقال حرارت در نانوسيالات، عبارت‌اند از: حرکت نانوذرات، سطح مولکولي لايه‌اي مايع در سطح مشترک مايع با ذرات، انتقال حرارت پرتابه‌اي در نانوذرات و تأثير خوشه‌اي شدن نانوذرات ازجمله عوامل انتقال حرارت در نانوسيالات مي‌باشند.
يک پروژة جديد با هدف کشف پارامترهاي کليدي که در تئوري‌هاي موجود و مفاهيم بنيادي مکانیسم‌های افزايش انتقال حرارت نانوسيالات ازقلم‌افتاده‌اند و نيز کشف مبناي تئوري براي افزايش غیرعادی هدايت گرمايي نانوسيالات در جولاي سال 2000 با حمايت وزارت انرژي آمريكا و مرکز انرژي علوم پايه به تصويب رسيد.
ساختار نانوذرات در نانوسيالات در حال بررسي و آزمايش بوسيلة منبع فوتوني پيشرفتة آزمايشگاه ملي آرگون مي‌باشد. طبق نتايج گزارش شده از دانشگاه A&M تگزاس، اين دانشگاه در حال مطالعه بر روي ارتباط بين جنبش نانوذرات و افزايش انتقال حرارت در آن‌ها مي‌باشد. با استفاده از نتايج جمع‌آوری‌شده، توسعة يک مدل جديد انتقال انرژي در نانوسيالات که وابسته به اندازة نانوذره، ساختار و تأثير پويايي بر روي خصوصيات حرارتي نانوسيالات مي‌باشد، امکان‌پذیر شده است ]16[.
اين نحوهی ارتباط رشته‌هاي مختلف علمي و پروژه‌هاي مشترک منجر به کشف مرزهاي جديدي در تحقيقات ترموفيزيک براي طراحي و مهندسي در زمينهی توليد خنک‌کننده‌ها خواهد گرديد. تحقيق در مورد نانوسيالات مي‌تواند به يک پيشرفت غير منتظره در زمينة سيستم‌هاي ترکيبي مايع/جامد، براي کاربردهاي بي‌شمار مهندسي ازجمله خنک‌کننده‌هاي اتومبيل‌ها و کاميون‌هاي سنگين بيانجامد. از عمده‌ترين تأثيرات اين تحقيقات مي‌توان به بيشتر شدن کارايي انرژي، کوچک‌تر و سبک‌تر شدن سيستم‌هاي حرارتي، کمتر شدن هزينه‌هاي عملياتي و پاک‌سازي محیط‌زیست اشاره نمود]16[..
فصل سوم

20250152560955
تئوری3-1- مقدمهدر این فصل تئوری حاکم بر پایاننامه و همچنین معرفی کدهای مورداستفاده آورده شده است.
3-2- کلیاتفرایند شکافت هسته‌ای شامل میلیاردها واکنش بسیار سریع بوده و میزان انرژی بسیار زیادی آزاد می‌کند. یک رآکتور هسته‌ای را می‌توان یک بمب اتم در نظر گرفت که واکنش آن کنترل شده باشد. شروع‌کننده واکنش هسته‌ای ذره نوترون می‌باشد که با برخورد به ماده شکافت پذیر آن هسته را به دو هسته سبک‌تر و میانگین 2.54 عدد نوترون تبدیل می‌کند که مقدار قابل ملاحظه‌ای انرژی از این واکنش آزاد می‌شود. ازاین‌رو کنترل تعداد نوترون‌های تولیدی و مصرفی در کل واکنش اهمیت زیادی دارد. در رآکتور هسته‌ای در شرایط پایا سعی در برابر نگه‌داشتن تعداد نوترون مصرفی و تولیدی است. نسبت نوترون‌های تولیدی در هر واکنش به نوترون‌های مصرفی را به عنوان ضریب تضاعف معرفی می‌کنیم که مقدار آن در حالت پایا می‌بایست برابر 1 باشد تا واکنش هسته‌ای به شکل کنترل‌شده‌ای انجام شود. برای کنترل کردن مقدار ضریب تضاعف از ابزارهای گوناگونی استفاده می‌شود. ابزارهایی که قابلیت جذب نوترون را دارند. این کار با وارد کردن موادی که جاذب نوترون هستند به داخل قلب رآکتور صورت می‌گیرد؛ یعنی ما واکنش را با موادی که قابلیت جذب نوترون دارند کنترل می‌کنیم. این مواد جاذب نوترون به صورت میله‌های کنترل که میزان ورود آن به داخل قلب قابل‌کنترل است و به‌صورت محلول در آب که غلظت آن قابل‌کنترل است به قلب وارد می‌شوند. یکی از این مواد جاذب نوترون هسته بورون است که به صورت ترکیب اسید بوریک به آب خنک‌کننده قلب رآکتور اضافه می‌شود و میزان آن با توجه به کارکرد رآکتور متغیر است. پس ما با ابزارهایی چون سم‌های جاذب نوترونی در قالب میله‌های کنترل و مواد محلول در آب سعی در ثابت نگه‌داشتن مقدار نوترون تولیدی و مصرفی داریم. از مسائل مهم دیگری که در رآکتور هسته‌ای نیروگاه‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است توانایی دفع گرمای تولیدی از قلب رآکتور است که در میله‌های سوخت و ازشکافت ماده شکافت پذیر تولید می‌شود. خنک‌کننده راکتورهای هسته‌ای می‌تواند مواد گوناگونی نظیر آب، فلز مذاب و گاز باشد که انتخاب نوع خنک‌کننده به نوع رآکتور بستگی دارد. خنک‌کننده معمول راکتورها را می‌توان آب در نظر گرفت. به دلیل مسائلی ازجمله سطح انتقال حرارت محدود و میزان گرمای تولیدی بسیار بالا ضریب انتقال حرارت سیال خنک‌کننده از اهمیت بالایی برخوردار است که هر چه میزان بیشتری باشد یعنی سیال قابلیت دفع گرمای بیشتری دارد و سیال مناسب‌تری است. انتخاب نوع خنک‌کننده رآکتور هسته‌ای تابع مسائل گوناگون و پیچیدهای است که انتخاب سیال خنک‌کننده را بسیار پیچیده می‌کند. از این مسائل دو مسئله‌ی رفتار سیال خنک‌کننده در مواجهه با نوترون (قابلیت جذب نوترون) و میزان ضریب انتقال حرارت آن از اهمیت بیشتری برخوردارند. پس باید با درنظر گرفتن این مسائل نوع سیال خنک‌کننده را انتخاب کرد. در بسیاری از راکتورها از آب به عنوان خنک‌کننده استفاده می‌شود که برای کنترل خاصیت جذب نوترون آن از سم‌های نوترونی محلول در آن مانند اسید بوریک استفاده می‌شود؛ و برای افزایش ضریب انتقال گرمای آن از نانوسیالات استفاده می‌شود که در آب معلق بوده و باعث افزایش ضریب انتقال حرارت خنک‌کننده می‌شوند که با تازگی از اهمیت بالایی برخوردار بوده که مطالعات گوناگونی بروی آن انجام شده است. چون مواد محلول در آب بر روی ضریب تضاعف کلی قلب تأثیر می‌گذارند در هنگام انتخاب نوع و مقدار نانو سیالات باید این مسئله در نظر گرفته شود ]17[.
چون میزان ضریب تضاعف هم از نظر ایمنی و هم از نظر اقتصاد نوترونی اهمیت بالایی دارد، در این پروژه سعی در مطالعه‌ تأثیر نانوسیالات مناسب بر روی ضریب تضاعف و خاصیت جذب نوترونی آن‌ها داریم. چون در این پروژه از دید نوترونی و هسته‌ای قصد مطالعه نانوسیالات را داریم انتخاب نانوسیالات از دیدگاه انتقال حرارتی را بر مبنای مطالعات پیشین انجام می‌دهیم. به این شکل که از مطالعات و مقالات موجود بهترین نانوسیالات برای افزایش ضریب انتقال حرارت را انتخاب و مطالعات نوترونی را بر روی آن‌ها انجام می‌دهیم و درنهایت یک نانو سیال بهینه را انتخاب می‌کنیم.
3-3- انتقال حرارت در نانو سیالاتنانو سیالات که از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی حاصل می‌شوند، نسل جدیدی از سیالات با پتانسیل بسیار زیاد در کاردبرهای صنعتی هستند. اندازه ذرات مورداستفاده در نانو سیالات از ۱ نانومتر تا ۱۰۰ نانومتر می‌باشد. این ذرات از جنس ذرات فلزی همچون مس (Cu) نقره (Silver) و… و یا اکسید فلزی همچون آلومینیوم اکسید(Al2O3) ، اکسید مس (CuO)و… هستند. سیالات متداولی که در زمینه انتقال حرارت استفاده می‌شوند ضریب هدایت حرارتی پایینی دارند. ذرات نانو به دلیل بالا بودن ضریب هدایتی‌شان با توزیع در سیال پایه باعث افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال که یکی از پارامترهای اساسی انتقال حرارت محسوب می‌شود، می‌گردند ]18[.
تولید و کاربرد نانو سیالات به دو روش است:
(1)  روش دومرحله‌ای (Two-step process)
مرحله نخست این روش شامل تولید نانو ذرات به صورت یك پودر خشك بوده كه اغلب توسط كندانس نمودن با یك گاز بی‌اثر انجام می‌شود. در مرحلة بعد نانو ذرات تولیدشده در سیال پخش می‌گردند.
نكتة اساسی در این روش تجمع نانو ذرات بر اثر چسبندگی آن‌ها به همدیگر است كه از معایب این روش به شمار می‌آید.
(2)روش تک‌مرحله‌ای (Single-step process)
در این روش از یك مرحله كه تبخیر مستقیم است استفاده می‌گردد. مزیت استفاده از این ‌روش آن است كه تجمع ذرات بر اثر چسبندگی آن‌ها به یكدیگر به‌طور قابل ملاحظه‌ای كاهش یافته و به حداقل می‌رسد ]18[ .شكل 3-1 گویای این موضوع می‌باشد.

شکل 3-1: مقیاسی از ذرات نانوسیال ]22[همچنین یك نكته اساسی در روش‌های تولید نانو سیالات ایجاد پایداری برای ذرات معلق جامد، با بهره‌گیری از خواص سطحی ذرات معلق و نیز پیشگیری از ایجاد خوشه‌ای ذرات است. در این راستا سه روش عمده وجود دارد ]18[:
 تغییر میزان pH
 استفاده از جاذب‌های سطحی (surface activators)
 استفاده از ارتعاشات مافوق صوت (ultrasonic vibration)
3-2-1- مكانيسم‌هاي انتقال حرارت در نانو سيالاتدر بررسي مكانيسم‌هاي انتقال حرارت 2 مكانيسم مورد توجه قرار مي‌گيرد ]1[.
مكانيسم هدايت حرارتي
مهم‌ترین نكته در اين بخش يادآوري اين موضوع است كه ضريب هدايت حرارتي سيالات، نقش اصلي را در ميزان انتقال حرارت در تجهيزات مربوطه ايفا مي‌كنند. در همين راستا نانو ذرات به دليل دارا بودن ضريب انتقال حرارت بالا، سبب افزايش قابل‌توجه در انتقال حرارت هدايتي نانو سيالات مي‌شوند به‌طور مثال استفاده از نانو ذرات مس و نانولوله‌های كربني در اتيلن گلايکول و نفت موجب افزايش ضريب انتقال حرارت سيال پايه به ميزان 40% و 150% مي‌شود ]1[.
پيش از پرداختن به مدل‌های رياضي موجود، مؤثرترين فاكتورها در افزايش انتقال حرارت نانو سيالات بر اساس آزمایش‌های صورت گرفته و داده‌هاي تجربي موجود بررسي مي‌شود، اين فاكتورها عبارت‌اند از ]19[:
– نوع سيال پايه و نانو ذرات مورداستفاده
– جزء حجمي ذرات
– اندازة نانو ذرات
– شكل نانو ذرات(نسبت منظر يا aspect ratio)
– ميزان pH نانو سيالات
– نوع پوشش مورداستفاده براي ذرات (particle coating)
مدل‌های رياضي كه در اين زمينه ارائه‌شده مبتني بر محاسبه‌ی ضريب هدايت حرارتي مؤثر نانو سيال مي‌باشد نخستين رابطه‌اي كه مبناي بسياري از كارها قرار گرفته و براي  نانوسيالات نيز استفاده شده است رابطة مربوط به ماكسول مي‌باشد اين رابطه براي مخلوط مايع و ذرات جامد با ابعاد نسبتاً ريز بيان شده  است ]19[.
Keff,Maxwell=kP+2k1+2(kP-k1)∅kP+2k1-(kP-k1)∅k1 (1-3) در صورتي كه معادله‌ی مربوط به انرژي را در مختصات كروي بنويسيم خواهيم داشت:
∇2∅=∂∂rr2∂∅∂r+1sinθ∂∂θsinθ ∂∅∂θ=0 (2-3)اين معادله در حالت پايدار در نظر گرفته‌شده و از فرم مربوط به جهت صرف‌نظر شده و سرعت در جهت ناديده گرفته‌شده است.

شکل3-2: پارامترهای مختلف بروی مختصات کروی نانوسیال ]19[
H=-∇∅q=kHH  : intensity
q  :heat flux
شرايط مرزي معادله به صورت زير است:
r=0=constant, ∅3 r=∞=-H0r∞ r=R=∅2 r=R, ∅2 r=R+t=∅3 r=R
∂∅1∂r r=R=k2∂∅2∂r r=R, (3-3)∂∅2∂r r=R+t=k3∂∅3∂r r=R+t (4-3)پس از حل معادله و با توجه به شرايط مرزي مذكور خواهيم داشت:
∅1=-AH0rcosθ, r<R (5-3)∅2=-H0Br-Cr-2cosθ, R<r<R+t (6-3)A=9kmk2KH0 (7-3)B=3km(2k2+k1)KH0 (8-3)C=3km(k2-k1)r03KH0 9-3K=2km+k2k1+2k2-2α(k2-km)(k2-k1) (10-3)همچنين با توجه به رابطه مربوط به H مقادير H1 براي نانوذره و H2 براي پوسته‌ی خارجي به دست مي‌آيد:
H1=Aez 11-3H2=Bez+Cr3ez-3Czr4er 12-3به دليل آنكه در رابطة مربوط به H2براي شعاع‌هاي بزرگ‌تر از R مي‌توان از ترم دوم و سوم در سمت راست معادله صرف‌نظر كرد درنتیجه خواهيم داشت:
H2=Bez 13-3كه در اين روابط erو ez بردارهاي يكه در راستاي محوري و شعاعي مي‌باشند.
با توجه به تعريف مقدار متوسط كميت‌ها مقادير مربوط به مقدار متوسطHوqنيز از روابط زير به دست مي‌آيد ]19[:
q=1Vv q dv (14-3)H=1Vv H dv (15-3)پس از انتگرال‌گيري در روابط فوق معادلات زير به دست مي‌آيد كه ازآنجا مي‌توان ضريب هدايت حرارتي كمپلكس نانوذره را محاسبه نمود.
kc=qH=Aαk1+B(1-α)k2Aα+B(1-α)=k22k2+k1+2α(k1-k2)2k2+k1-α(k1-k2) (16-3)H=[Aα+B1-α]ez (17-3)q=Aαk1+B1-αk2ez (18-3)q= kcH (19-3)qi= kiHi (i=1,2) (20-3)در ادامه، بر اساس تئوري كه در سال 1935 توسطBruggeman براي محاسبه‌ی ضريب هدايت حرارتي مؤثر تركيبات دوتایی شامل ذرات كروي شكل ارائه شد مي‌توان به ضريب هدايت حرارتي مؤثر  نانوسيالات دست‌یافت ]19[.
و معادله نهايي به شکل زير خواهد بود:
1-vαke-km2ke+km+vαke-kc2ke+kc=0 (21-3)نمودار زير تطابق بين داده‌های آزمايشگاهي براي  نانو سيال اكسيد مس در آب با برخي تئوري‌هاي قديمي نظير ماكسول و تئوري ارائه شدة اخير را نشان می‌دهد. همانطور كه مشاهده مي‌شود سازگاري بسيار خوبي ميان اين تئوري با داده‌های آزمايشگاهي وجود دارد و بر اساس شكل بر خلاف تئوريهاي پيشين كه به صورت خطي مي‌باشند، تئوري اخير ماهيتي غیرخطی داشته و از اين نظر نيز مطابق با داده‌هاي تجربي است.

شکل 3-3: تغییرات ضریب انتقال گرمای نسبی با درصد حجمی نانوسیال[19]مكانيسم جابجايي حرارتي
مباحث و تئوريهاي ارائه‌شده در اين بخش براي  نانو سيالات به مراتب كمتر از مدل‌های ارائه‌شده در قسمت مربوط به مكانيسم هدايت حرارتي مي‌باشد و در كل كارهاي تحقيقاتي كمتري روي اين مكانيسم صورت پذيرفته است؛ اما با توجه به همين كارهاي اندك انجام شده نتايج زير بر اساس داده‌هاي آزمايشگاهي به‌دست‌آمده است ]19[.
ضريب انتقال حرارت جابجايي در  نانو سيالات با توجه به سرعت جريان و جزء حجمي نانو ذرات تغيير كرده و در صورت وجود شرايط يكسان بيشتر ازمقدار مشابه در سيال پايه است.
 به‌طور مثال در مقايسه با آب، نانو سيال حاوي2% حجمي از ذرات مس داراي افزايش 60 درصدي در ضريب انتقال حرارت جابجايي است.
 ضريب انتقال حرارت جابجايي با توجه به عدد رينولدز و جزء حجمي ذره در سيال افزايش مي‌يابد.
به صورت كلي روابط ارائه‌شده در بخش انتقال حرارت جابجايي در اغلب موارد به صورت تجربي است كه اين مسئله در مورد نانو سيالات نيز صدق مي‌كند. يعني تعداد روابط تجربي بيشتر از مدل‌های رياضي ارائه‌شده در اين بخش است. به‌طور مثال مي‌توان به محاسبه‌ی عدد بدون بعد ناسلت بر اساس دو رابطة زير به ترتيب براي جريان آرام و آشفته اشاره نمود كه به‌طور تجربي به‌دست‌آمده‌اند ]19[:
Nuαf=0.4328[1.0+11.285∅0.754Pei0.288]Reαf0.333Prαf0.4 (11-3)Nuαf=0.00591.0+7.6286∅0.6886Pei0.001Reαf0.9238Prαf0.4 (12-3)Reαf=umDvαf (14-3)Peαf=umdpααf (15-3)Prαf=vαfααf (16-3)در اين روابط از اعداد بدون بعد نظير پكلت، رينولدز  و پرانتل استفاده شده است. همچنين ضريب نفوذ حرارتي نانو سيال در رابطة بالا با توجه به تعريف و بر اساس جزء حجمي نانو ذرات به دست مي‌آيد:
αaf=kaf(ρCp)af=kaf1-∅ρCpf+∅(ρCp)d (17-3)در بيان مدل‌های رياضي 2 روش عمده براي تحليل افزايش ميزان انتقال حرارت مورد توجه است[19]
مدل تك فازي:
در اين مدل فاز ذرات و فاز سيال در يك تعادل حرارتي در نظر گرفته مي‌شوند كه داراي سرعت يكسان مي‌باشند. از مزاياي اين روش كاهش قابل‌توجه زمان محاسبات در آن است ]19[.
مدل دو فازي
در اين روش فرايند انتقال حرارت در 2 فاز مايع و جامد به صورت مجزا مورد بررسي قرار مي‌گيرد و از دو تابع مختلف استفاده مي‌شود. محاسبات اين روش مستلزم بهره‌گيري از كامپيوترهاي بسيار پيشرفته و نيز صرف زمان زياد است.
مدلي كه در اينجا مورد بررسي قرار مي‌گيرد در واقع يك مدل تك فازي اصلاح شده براي جريان نانو سيال در لوله است ]19[.
معادلة مربوط به انرژي در مختصات استوانه‌اي، در صورتي كه در آن از توزيع دما در جهت صرف‌نظر شده و همچنين سرعت در جهت محوري و شعاعي استوانه‌اي نيز صفر در نظر گرفته شود به صورت زير مي‌باشد:
∂T∂t+u∂T∂x=∅+βxρCpnf∂2T∂x2+1r∂∂r (18-3)∂T∂t+u∂T∂x=∅+βxρCpnf∂2T∂x2+1r∂∂r∅+βxρCpnfr ∂T∂r (19-3)در اين معادله از فرم استفاده شده است كه دليل آن در نظر گرفتن اثر وجود نانو ذرات و جزء حجمي آن‌ها در سيال است. در صورتي كه از توزيع دما در جهت محوري هم صرف‌نظر گردد به معادلة زير خواهيم رسيد ]19[:
∂T∂t+u∂T∂x=1r∂∂r∅+βxρCpnfr ∂T∂r (20-3)شرايط مرزي اين معادله به صورت زير خواهد بود:
(21-3)
با در نظر گرفتن شرايط مرزي و با استفاده از روش جداسازي متغير، معادله حل شده و نتيجه به شكل تابع بسل در خواهد آمد:
T-TwT0-Tw=2m=1∞e-θm2 t/peJ0(θmr)J1(θm)θm (22-3)در اين رابطه كه در آن از متغيرهاي بي بعد زير استفاده شده است، تتا  ريشة مثبت معادله مي‌باشد.

در صورتي كه معادله تعادل حرارتي را در ديوارة لوله به صورت زير در نظر بگيريم آنگاه خواهيم داشت:
-knf*∂T∂rr=R=hTb-Tw (23-3)در روابط مذكورTbدماي سيال اطراف لوله وTwدماي ديوارة لوله است.
پس از محاسبه‌ی عدد بدون بعد ناسلت، ضريب هدايت جابجايي نيز به دست خواهد آمد.
Nu=m=1∞e-θm2t/Pem=1∞e-θm2t/Pe/θm2 (24-3)3-3- بررسی نوترونیکدر واکنش شکافت هسته‌ای، زنجیره‌ی واکنش از اهمیت زیادی برخوردار است، یعنی ادامه واکنش به واکنش قبل بستگی دارد زیرا نوترون‌های تولیدی در یک واکنش عامل واکنش بعدی هستند. برای ادامه داشتن و زنجیری بودن واکنش شکافت باید تعداد نوترون تولیدی در یک واکنش برای ادامه واکنش کافی باشد. در هر تک واکنش شکافت به‌طور میانگین 2.54 عدد نوترون تولید می‌شود که هر کدام از این نوترون‌ها خود قابلیت انجام واکنشی دیگر را دارند. برای بیان میزان تولید و مصرف نوترون و درنتیجه وضعیت ادامه واکنش از پارامتری به نام ضریب تکثیر استفاده می‌شود. در رآکتور هسته‌ای ضریب تکثیر k به شکل زیر تعریف می‌شود ]17[.
k=no. of neutrons in one generationno. of neutrons in the preceeding generation (25-3)پس ضریب تکثیر تعداد نوترون‌های تولیدی در هر نسل به تعداد نوترون‌های تولیدی در نسل قبل می‌باشد که مقدار آن نمایانگر این است که آیا واکنش ادامه خواهد داشت یا خیر.
همان‌گونه که پیداست اگر مقدار ضریب تکثیر برابر با یک باشد واکنش زنجیری مستقل از زمان خواهد بود و با نرخ ثابت انجام خواهد شد، این حالت را حالت بحرانی گویند. مشخص است که حالت ایده آل برای ما داشتن ضریب تکثیر برابر یک خواهد بود که در این حالت تعداد نوترون‌ها در رآکتور میزان ثابتی خواهد بود. مشخص است که اگر ضریب تکثیر کوچک‌تر از یک باشد تعداد نوترون‌های مصرفی بیشتر از نوترون‌های تولیدی است و واکنش زنجیری به مرور زمان تا توقف کامل واکنش پیش خواهد رفت. به این حالت که ضریب تکثیر کوچک‌تر از یک است در اصطلاح حالت زیربحرانی رآکتور گویند]17[.
اگر میزان ضریب تکثیر بزرگ‌تر از یک باشد یعنی تعداد نوترون‌های تولیدی بیشتر از تعداد نوترون‌های مصرفی باشد و موجودی نوترون رو به افزایش باشد واکنش زنجیری شکافت با شدت بیشتری نسبت به قبل در هر لحظه ادامه پیدا خواهد کرد. این حالت یعنی ضریب تکثیر بزرگ‌تر از یک را حالت فوق بحرانی گوییم. در بمبهای هسته‌ای مقدار ضریب تکثیر در شروع واکنش بزرگ‌تر از یک بوده واکنش با شدت بیشتری تا اتمام ماده شکافت پذیر ادامه پیدا می‌کند و انرژی زیادی تولید می‌شود]17[.
کاری که در رآکتور هسته‌ای انجام می‌شود کنترل واکنش زنجیری شکافت با ایجاد توازن بین حالت‌های زیربحرانی، بحرانی و فوق بحرانی است. مشخص است که حالت ایده آل برای ما داشتن حالت بحرانی در شرایط نرمال رآکتور خواهد بود؛ یعنی در شروع با داشتن حالت فوق بحرانی میزان واکنشش را تا اندازه مشخصی افزایش می‌دهیم سپس با ثابت نگه‌داشتن حالت بحرانی از رآکتور بهره میجوییم و برای کاهش شدت واکنش در مواقع اضطراری یا خاموشی رآکتور از حالت زیر بحرانی استفاده می‌کنیم]17[.
مسئله مهم در طراحی رآکتور هسته‌ای طراحی رآکتوری است که در حالت نرمال کارکرد رآکتور دارای حالت بحرانی باشد. اینکار بدین شکل خواهد بود که در ابتدا ترکیب ومقداری حدودی برای رآکتوری منحصربه‌فرد را در نظر می‌گیریم و سپس باتوجه به این مقدار ماده مقدار ضریب تکثیر را محاسبه می‌کنیم. اگر مقدار ضریب تکثیر برابر با یک نباشد (که معمولاً در موارد اول نخواهد بود) با استفاده از مقدار ضریب تکثیر به‌دست‌آمده طراحی پیشین را اصلاح می‌کنیم. پس مقدار ماده طراحی‌شده برای رآکتور برابر با مقداری است که رآکتور را بحرانی نگه دارد. در ابتدا با واردکردن چشمه نوترونی در رآکتور باعث افزایش ضریب تکثیرشده و رآکتور را به حالت فوق بحرانی می‌رسانیم. این کار تا رسیدن به جمعیت نوترونی مناسب ادامه پیدا می‌کند و سپس با استفاده از سم‌های نوترونی که قابلیت جذب نوترون بدون انجام واکنش شکافت هستند رآکتور را در حالتی بحرانی نگاه می‌داریم. پس واضح است که ضریب تکثیر نقش فوق‌العاده مهمی در رفتار رآکتور بازی می‌کند و محاسبه مقدار ضریب تکثیر که تعینکننده مقدار و ترکیب مواد رآکتور است مبحث مهمی در طراحی رآکتور هسته‌ای است.
همان‌گونه که گفته شد ضریب تکثیر توسط رابطه 3-25 بیان میشود.]17[:
البته این تعریف زمانی درست است که توان به حد کافی بزرگ باشد که بتوان از اثر نوترون‌های چشمه (فوتونوترونها و نوترون‌های شکافت خودبه‌خودی) صرف‌نظر کرد.
یکی از روش‌های محاسبه ضریب تکثیر فرمول چهار فاکتور است که به شکل زیر است]17[:
K∞=ε p f η (24-3)که در این رابطه ε فاکتور شکافت سریع است که خود به صورت زیر تعریف می‌شود]17[:
ε=no. of fast neutrons produced by all fissionsno. of fast neutrons produced by thermal fissions (25-3)p احتمال فرار رزونانس است که خود به صورت زیر تعریف می‌شود:
p=no. of neutrons that reach thermal energyno. of fast neutrons that start to slow down (26-3)f فاکتور بهره ترمال است که خود به صورت زیر تعریف می‌شود]17[:

*19

بسم الله الرّحمن الرّحیم
-39179511366500

دانشگاه علامه طباطبایی
دانشکده مدیریت و حسابداری
پایان‎نامه کارشناسی‎ارشد رشته مدیریت جهانگردی گرایش بازاریابی
اولویت‎بندی تاثیر ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر جذب گردشگران اروپایی به کشوراز دید گردشگران
نگارش
علی اکبرپور
استاد راهنما
فرشته منصوری‎مؤید
استاد مشاور
محمدحسین ایمانی‎خوشخو
استاد داور
حمید ضرغام
تابستان
1390
تقدیم به
پدر و مادرم
سپاس‌نامه
دانش ارزنده ترین موهبت الهی و زیباترین زینت انسانی است، که آراستن به آن مایه فخر است و رسیدن به آن اقتضای طبع، و بدون تردید‎هادیان دانش و پیشوایان علوم، که خود بر ستیغ قله دانش تکیه زده و امکان دست یازیدن به گوهر دانش را از دیگران دریغ نداشته و پیوسته در هدایت دانشجویان کوشیده‎اند، شایسته ستایش هستند.
از سرکار خانم دکتر فرشته منصوری به پاس قبول راهنمایی پایان‎نامه و از آقای دکتر حمید ضرغام بروجنی که با قبول داوری پایان‎نامه و همکاری صمیمانه، نگارنده را مورد لطف قرار داده‌اند تقدیر و تشکر به عمل می‎آید.
شایسته است از زحمات تمامی اعضای خانواده‎ام، به خصوص برادرانم حسین، هادی و محسن، و همچنین تمامی اساتید و دوستانی که (به شرح ذیل) در کلیه مراحل نگارش پایان‎نامه و ویرایش آن مرا یاری رسانده‌اند قدردانی به عمل می‎آید:
دکتر محمود محمدیان، دکتر محمدرضا فرزین، دکتر امیر افسر، دکتر محمود ضیایی، دکتر محمدحسین ایمانی خوشخو، دکتر علی‎اکبر پورفرج، دکتر مهدی کروبی، دکتر ابوالفضل کزازی، محسن حجازی، جواد شجاع، سهیل نظری، مرتضی بذرافشان، دکتر سعید رضایی، اصغر رشنودی، حمید ایوبی، محمد شریفی، محمد منصوری، محسن قوامی‎پور، سعید جهان‎بین، هادی قربانی، عبدالله بهزادی، الناز بیرامی، صادق کامل، محمدرضا رشیدی، مجید اسدپور، سعید عنایت اللهی، سمانه سرمدی بیات، الهام امین‎باشیان، علی نعمتی، مهرنوش دهستانی و … .
چکیده
ایران از بازار جهانی صنعت گردشگری، به عنوان بزرگترین صنعت رو به رشد دنیا، سهم بسیار ناچیزی دارد. اینترنت، به دلیل مزایا و توانمندی‎های ویژه‎ای که دارد بهترین کانال ارتباطی برای جذب گردشگران خارجی به کشور دانسته می‎شود؛ از این‎رو در پژوهش حاضر، تاثیر ابزارهای تبلیغات اینترنتی را، با استفاده از مدل لاویج و استاینر، بر جذب گردشگران اروپایی به کشور مورد ارزیابی قرار دادیم. با استفاده از روش نمونه‎گیری در دسترس در توزیع پرسشنامه‎ها، به تعداد 150 پرسشنامه‎ بازگشتی را مورد تحلیل قرار دادیم و در نهایت، استنباط شد که تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران، بر جذب گردشگران اروپایی به کشور تاثیر چندانی ندارد. در پایان، پیشنهاد شد برنامه‎های تبلیغاتی گردشگری کشور به دست افرادی متخصص و با تجربه مورد بازبینی و اصلاح قرار گیرد و به طور مداوم ارزیابی شود.
واژگان کلیدی: تبلیغات، اینترنت، گردشگری، ارزیابی، ایران
Keywords: advertising, internet, tourism, measurement, Iran
فهرست مطالب
TOC o “1-5” h z u فصل اول: طرح و کلیات تحقیق
1-1- بیان مساله PAGEREF _Toc328904698 h 31-2- اهمیت و ضرورت موضوع تحقیق PAGEREF _Toc328904699 h 41-3- اهداف تحقیق PAGEREF _Toc328904700 h 51-4- سوالات تحقیق PAGEREF _Toc328904701 h 51-5- شرح واژه‎ها و اصطلاحات تحقیق PAGEREF _Toc328904702 h 61-6- فرايند پژوهش PAGEREF _Toc328904703 h 7فصل دوم: مبانی نظری پژوهش و مروری بر تحقیقات پیشین
2-1- بازاریابی PAGEREF _Toc328904705 h 92-1-1- بازاریابی و تبلیغات PAGEREF _Toc328904706 h 92-1-2- ارتباطات بازاریابی و جایگاه تبلیغات PAGEREF _Toc328904707 h 122-2- تبلیغات PAGEREF _Toc328904708 h 132-2-1- اهمیت تبلیغات PAGEREF _Toc328904709 h 132-2-2- تاریخچه شکل گیری تبلیغات PAGEREF _Toc328904710 h 152-2-2-1- تاریخچه شکل گیری تبلیغات در ایران PAGEREF _Toc328904711 h 172-2-3- برنامه تبلیغاتی PAGEREF _Toc328904712 h 182-2-3-1- اهداف تبليغ PAGEREF _Toc328904713 h 182-2-3-2- بودجه‎بندی تبلیغ PAGEREF _Toc328904714 h 192-2-3-3- پیام تبلیغ PAGEREF _Toc328904715 h 202-2-3-4- انتخاب رسانه PAGEREF _Toc328904716 h 212-2-3-5- ارزیابی تبلیغ PAGEREF _Toc328904717 h 222-2-4- رسانه‎های (ابزار) تبلیغاتی PAGEREF _Toc328904718 h 222-2-4-1- تلویزیون PAGEREF _Toc328904719 h 222-2-4-2- رادیو PAGEREF _Toc328904720 h 232-2-4-3- تبلیغات چاپی PAGEREF _Toc328904721 h 242-2-4-4- روزنامه PAGEREF _Toc328904722 h 242-2-4-5- مجله PAGEREF _Toc328904723 h 252-2-4-6- بروشور PAGEREF _Toc328904724 h 262-2-4-7- پوستر PAGEREF _Toc328904725 h 262-2-4-8- تبلیغات محیطی PAGEREF _Toc328904726 h 262-2-4-8-1- تبلیغات فضای باز PAGEREF _Toc328904727 h 262-2-4-8-2- تبلیغات در محل خرید PAGEREF _Toc328904728 h 272-2-4-9- تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc328904729 h 282-2-5- تبلیغات و اینترنت PAGEREF _Toc328904730 h 282-2-5-1- تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc328904731 h 282-2-5-2- اینترنت PAGEREF _Toc328904732 h 292-2-5-3- اینترنت و آمیخته ترفیع PAGEREF _Toc328904733 h 312-2-5-4- جایگاه اینترنت در تبلیغات PAGEREF _Toc328904734 h 312-2-5-5- مقایسه تبلیغات اینترنتی با تبلیغات سنتی PAGEREF _Toc328904735 h 332-2-5-6- مزایای اینترنت PAGEREF _Toc328904736 h 332-2-5-7- علل استفاده از تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc328904737 h 352-2-5-8- درآمد‎های حاصل از تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc328904738 h 362-2-5-9- مزایای تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc328904739 h 382-2-5-10- معایب تبلیغات در اینترنت PAGEREF _Toc328904740 h 422-2-6- روش‎های تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc328904741 h 442-2-6-1- روش‎های تبلیغات اینترنتی (حنفی‎زاده) PAGEREF _Toc328904742 h 442-2-6-1-1- بنرها PAGEREF _Toc328904743 h 442-2-6-1-2- پاپ‎آپ و پاپ‎آندر PAGEREF _Toc328904744 h 452-2-6-1-3- تبلیغات بر روی ایمیل‎ها PAGEREF _Toc328904745 h 462-2-6-1-4- تبلیغ در موتور‎های جستجو PAGEREF _Toc328904746 h 462-2-6-1-5- تبلیغات ویدئویی PAGEREF _Toc328904747 h 472-2-6-1-6- باتن‎ها PAGEREF _Toc328904748 h 472-2-6-1-7- آسمان خراش‎ها PAGEREF _Toc328904749 h 472-2-6-1-8- تبلیغات در اتاق‎های گفتگو PAGEREF _Toc328904750 h 472-2-6-1-9- درون‎شبکه‎ای‎ها PAGEREF _Toc328904751 h 482-2-6-1-10- تبلیغات متحرک PAGEREF _Toc328904752 h 482-2-6-1-11- مربع بزرگ‎ها PAGEREF _Toc328904753 h 482-2-6-1-12- باتن‎های بزرگ PAGEREF _Toc328904754 h 482-2-6-1-13- سوپر بنر‎ها PAGEREF _Toc328904755 h 482-2-6-1-14- تایل‎ها PAGEREF _Toc328904756 h 482-2-6-1-15- ایرلاگ‎ها PAGEREF _Toc328904757 h 482-2-6-1-16- تبلیغات حامی‎گری PAGEREF _Toc328904758 h 492-2-6-1-17- تبلیغات طبقه‎بندی شده PAGEREF _Toc328904759 h 492-2-6-1-18- فوق اتصال‎ها یا هایپرلینک‎ها PAGEREF _Toc328904760 h 492-2-6-1-19- وب‎سایت‎ها PAGEREF _Toc328904761 h 492-2-6-1-20- تبلیغات بر روی بازی‎های آنی PAGEREF _Toc328904762 h 502-2-6-2- روش‎های تبلیغات اینترنتی (تای و چانگ) PAGEREF _Toc328904763 h 502-2-6-2-1- بنر‎های تبلیغاتی PAGEREF _Toc328904764 h 502-2-6-2-2- پنجره‎های پاپ‎اوت (پاپ‎آپ‎ها) PAGEREF _Toc328904765 h 502-2-6-2-3- تبلیغات متنی PAGEREF _Toc328904766 h 512-2-6-2-4- تبلیغات ویدئویی PAGEREF _Toc328904767 h 512-2-6-2-5- تبلیغات ایمیل PAGEREF _Toc328904768 h 522-2-7- ارزیابی تبلیغ PAGEREF _Toc328904769 h 522-2-8- روش‎های ارزیابی اثربخشی تبلیغات بازرگانی PAGEREF _Toc328904770 h 532-2-8-1- آثار تبلیغ بر فروش PAGEREF _Toc328904771 h 532-2-8-1-1- روش رابطه پیشین فروش- تبلیغ PAGEREF _Toc328904772 h 542-2-8-1-2- روش مطالعات تجربی (نتایج فروش) PAGEREF _Toc328904773 h 542-2-8-2- اندازه‎گیری آثار ارتباطی PAGEREF _Toc328904774 h 542-2-8-2-1- آزمایش‎های قبل از اجرای تبلیغ PAGEREF _Toc328904775 h 552-2-8-2-2- آزمایش‎های پس از انجام تبلیغ PAGEREF _Toc328904776 h 576-2-2- تکنیک طرز فکر (نظر سنجی) PAGEREF _Toc328904777 h 622-2-9- پژوهش‎های انجام‎شده در ایران با موضوع تبلیغات در حوزه گردشگری PAGEREF _Toc328904778 h 68فصل سوم: روش اجرای تحقیق
3-1- طرح تحقيق PAGEREF _Toc328904780 h 713-2- جامعه آماري PAGEREF _Toc328904781 h 723-3- روش نمونه‌گيري و حجم نمونه PAGEREF _Toc328904782 h 733-4- ابزار سنجش PAGEREF _Toc328904783 h 733-5- طراحي پرسشنامه PAGEREF _Toc328904784 h 743-6- پايايي (قابليت اعتماد) پرسشنامه PAGEREF _Toc328904785 h 753-7- روايي پرسشنامه PAGEREF _Toc328904786 h 763-8- روش تجزیه و تحليل داده‎ها PAGEREF _Toc328904787 h 76فصل چهارم: تجزیه و تحلیل آماری یافته‎های تحقیق
4-1- توصیف داده‎ها PAGEREF _Toc328904789 h 794-2- آزمون فرضیات PAGEREF _Toc328904790 h 82فصل پنجم: بحث و نتیجه‎گیری
5-1- جمع‎بندی یافته‎های تحقیق PAGEREF _Toc328904792 h 935-2- فرضیات پژوهش PAGEREF _Toc328904793 h 945-2-1- فرضیه‎های اصلی پژوهش PAGEREF _Toc328904794 h 945-2-2- فرضیه‎های فرعی پژوهش PAGEREF _Toc328904795 h 945-3- پیشنهادات PAGEREF _Toc328904796 h 985-3-1- پیشنهادات حاصل از نتایج پژوهش PAGEREF _Toc328904797 h 985-3-2- پیشنهادات برای پژوهش‎های آتی PAGEREF _Toc328904798 h 995-4- محدودیت‎های پژوهش و سخن آخر PAGEREF _Toc328904799 h 100منابع و مآخذمنابع فارسی PAGEREF _Toc328904801 h أ‌منابع لاتین PAGEREF _Toc328904802 h ث‌ضمائمپرسشنامه PAGEREF _Toc328904804 h خ‌
فهرست شکل‎ها و نمودارها
TOC f F h z t “Chart” c شکل 1-1: مدل لاویج و استاینر PAGEREF _Toc328905530 h 3شکل 1-2: گام‎های فرایند پژوهش PAGEREF _Toc328905531 h 7شکل 2-1: جایگاه تبلیغات در آمیخته بازاریابی PAGEREF _Toc328905532 h 11شکل 2-3 الگوی M5: پنج تصمیم اساسی در تبلیغ PAGEREF _Toc328905533 h 18شکل2-4: کانال‎های رسانه و جایگاه وب PAGEREF _Toc328905534 h 32شکل 2-5: مدل «لاویج و استاینر» (سلسله مراتب اثرات) PAGEREF _Toc328905535 h 64شکل 3-2: نمونه سوال پرسشنامه در مورد متغیر دوست داشتن PAGEREF _Toc328905536 h 75شکل 4-1: توزیع فراوانی جنسیت گردشگران پاسخگو (درصد) PAGEREF _Toc328905537 h 79شکل 4-2: وضعیت سن گردشگران پاسخگو (درصد) PAGEREF _Toc328905538 h 80شکل 4-3: توزیع فراوانی گردشگران پاسخگو بر حسب میزان تحصیلات (درصد) PAGEREF _Toc328905539 h 80شکل 4-4: توزیع فراوانی گردشگران پاسخگو بر حسب تعداد دفعات دیدار از ایران (درصد) PAGEREF _Toc328905540 h 81
فهرست جدول‎ها
TOC h z t “Table” c جدول 2-1: مقایسه مزایای تبلیغات در رسانه‎های مختلف PAGEREF _Toc336674285 h 36جدول 2-2: درآمد‎ها و هزینه‎های تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc336674286 h 38جدول 3-1: بازارهای عمده گردشگر‎فرست به ایران PAGEREF _Toc336674287 h 72جدول 4-1: توزیع فراوانی جنسیت گردشگران پاسخگو PAGEREF _Toc336674288 h 79جدول 4-2: وضعیت سن گردشگران پاسخگو PAGEREF _Toc336674289 h 80جدول 4-3: توزیع فراوانی گردشگران پاسخگو بر حسب میزان تحصیلات PAGEREF _Toc336674290 h 80جدول 4-4: توزیع فراوانی گردشگران پاسخگو بر حسب تعداد دفعات دیدار از ایران PAGEREF _Toc336674291 h 81جدول 4-5: توزیع فراوانی گردشگران پاسخگو بر حسب کشور مبدا PAGEREF _Toc336674292 h 81جدول 4-6: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «آگاهی» PAGEREF _Toc336674293 h 83جدول 4-7. نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «آگاهی» PAGEREF _Toc336674294 h 83جدول 4-8: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «دانش» PAGEREF _Toc336674295 h 84جدول 4-9: نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «دانش» PAGEREF _Toc336674296 h 85جدول 4-10: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «علاقه» PAGEREF _Toc336674297 h 85جدول 4-11: نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «علاقه» PAGEREF _Toc336674298 h 86جدول 4-12: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «ترجیح» PAGEREF _Toc336674299 h 86جدول 4-13: نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «ترجیح» PAGEREF _Toc336674300 h 87جدول 4-14: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «متقاعد شدن» PAGEREF _Toc336674301 h 87جدول 4-15: نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «متقاعد شدن» PAGEREF _Toc336674302 h 87جدول 4-16: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «خرید» PAGEREF _Toc336674303 h 88جدول 4-17: نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیر «خرید» PAGEREF _Toc336674304 h 88جدول 4-18: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیرهای پژوهش PAGEREF _Toc336674305 h 89جدول 4-19: نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی بر متغیرهای پژوهش PAGEREF _Toc336674306 h 89جدول 4-20: نتایج آزمون t برای بررسی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc336674307 h 90جدول 4-21: نتایج آزمون فریدمن برای اولویت‌بندی تأثیرگذاری ابزارهای تبلیغات اینترنتی PAGEREF _Toc336674308 h 90
فصل اولطرح و کلیات تحقیق
مقدمه
تبلیغات، یکی از ابزارهای بازاریابی برای رشد و توسعه‎ی هر صنعتی از جمله صنعت گردشگری است. در صنایع گردشگری و اوقات فراغت، تبلیغات ابزاری کلیدی است چرا که مصرف‎کنندگان بالقوه باید تصمیمات خریدشان را بر مبنای تصاویر ذهنی خویش از محصولات اتخاذ کنند زیرا به طور فیزیکی قادر به تجربه‎ی آن‎ها قبل از مصرف نیستند. در نتیجه تبلیغات، متغیری حیاتی در آمیخته‎ی بازاریابی گردشگری و اوقات فراغت می‎باشد و دامنه‎ی وسیعی از فعالیت‎ها و عوامل را در بر می‎گیرد. (مورگان و پریچارد، 2000)
پژوهش پیش رو با عنوان “اولویت‎بندی تاثیر ابزار‎های تبلیغات اینترنتی بر جذب گردشگران اروپایی به کشور (از دید گردشگران)” انجام شده‎است، و در مروری بر ادبیات گذشته، تنها دو پژوهش مرتبط با موضوع در ایران یافت شد. این پژوهش‎ها در ارتباط با تبلیغات، به طور کلی، در گردشگری بوده و هیچ پژوهشی در ارتباط با تبلیغات اینترنتی در حوزه‎ی گردشگری یافت نشد.
در سال 1374، علی ملکی تحقیقی با عنوان “تاثیر تبلیغات در جذب جهانگردان خارجی به کشور از دیدگاه جهانگردان” را انجام داده است. در این تحقیق که از روش پیمایشی استفاده شده، به بررسی بوجه‎های تبلیغاتی کشورها، بررسی وضعیت تبلیغات در شرکت‎های خدمات سیاحتی نمونه، بررسی برنامه پنج ساله اول توسعه و در آخر مقایسه اهداف برنامه و عملکرد افزایش تعداد جهانگردان پرداخته شده‎است (ملکی، 1374). در نتایج نیز بیشتر به اهمیت گردشگری در عصر حاضر تاکید شده و در مورد توسعه‎ی آن پیشنهاد‎هایی کلی مانند توسعه و تقویت برنامه‎های تبلیغاتی برای معرفی ایران داده شده‎است.
تحقیقی دیگر در سال 1381 با عنوان “تاثیر تبلیغات بر جذب گردشگران بین‎المللی به شهر اصفهان از دید گردشگران”، توسط رضا اکبری انجام شد که به بررسی تاثیر ابزار تبلیغاتی استفاده‎شده در شهر اصفهان پرداخته است. در این تحقیق نیز از روش پیمایشی استفاده شد و در آخر به این نتیجه رسیده است که هیچ کدام از ابزارهای تبلیغاتی استفاده‎شده تاثیری در جذب گردشگران خارجی نداشته است و کتاب راهنما به عنوان موثرترین ابزار تبلیغاتی و بعد از آن به ترتیب، تبلیغات اینترنتی، تلویزیون، بروشور، و روزنامه قرار می‎گیرند. (اکبری، 1381)
روش کلی این تحقیق از نوع توصیفی- پیمایشی (با استفاده از پرسشنامه) می‎باشد. بر مبنای هدف پژوهش، مدل لاویج و استاینر انتخاب شد که که شکل جدیدتر و توسعه یافته تر از مدل معروف آیدا (AIDA) می‎باشد. این مدل دارای سه مرحله و 6 متغیر می‎باشد که در شکل 1-1 مشاهده می‎کنید.
مرحله طبقه
رفتاری خرید
متقاعد شدن
عاطفی ترجیح
دوست داشتن
شناختی دانش
آگاهی
شکل 1-1: مدل لاویج و استاینر (1961)سوالات در قالب طیف 5 گزینه‎ای لیکرت طراحی شد و به زبان انگلیسی ترجمه شد. از آن جایی که حجم نمونه‎ی پژوهش، 150 تعیین شد، بنابراین پرسشنامه‎ها را توزیع کردیم تا به تعداد 150 پرسشنامه‎ی تکمیل‎شده و صحیح (بدون اشکال) دست یافتیم. لازم به ذکر است، روش نمونه‎گیری انتخاب شده، نمونه‎گیری در دسترس است که یکی از روش‎های نمونه‎گیری غیرتصادفی می‎باشد. برای تجزیه و تحلیل داده‎ها از نرم افزار SPSS کمک گرفته شد و از آزمون‎های t استیودنت تک نمونه‎ای و آزمون فریدمن برای تحلیل آمار استنباطی استفاده شد. در نهایت، فرض اصلی پژوهش که مربوط به تاثیر تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران بر جذب گردشگران اروپایی به کشور بود رد شد؛ به عبارتی، استنباط شد که تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران، بر جذب گردشگران اروپایی به کشور تاثیری ندارد. این امر، به احتمال زیاد به دلیل ضعف در تبلیغات گردشگری ایران، به خصوص از طریق شبکه‎ی ارتباط جهانی (رسانه‎ی نوین اینترنت)، می‎باشد که مورد بحث قرار گرفته و در نهایت پیشنهاداتی ارایه شده‎است.
1-1- بیان مسالهسهم ایران از بازار جهانی صنعت گردشگری، به عنوان بزرگترین صنعت رو به رشد دنیا، بسیار ناچیز می‎باشد. از 919 میلیون گردشگر ورودی و 939 میلیارد دلار (آمریکا) عایدی جهان از گردشگری بین‎المللی در سال 2008، سهم ایران تنها 034/2 میلیون گردشگر ورودی و 908/1 میلیون دلار عایدی از طرف سازمان جهانی گردشگری (WTO) اعلام شده‎است (سازمان جهانی گردشگری، 2010). این در حالی است که به هیچ عنوان با میزان برخورداری ایران از منابع تاریخی، فرهنگی و طبیعی همخوانی ندارد (شکیبایی، 1384). باید خاطر نشان کرد که بر اساس گزارش سازمان جهانی جهانگردی، ایران رتبه دهم جاذبه‎های باستانی و تاریخی و رتبه پنجم جاذبه‎های طبیعی را در جهان دارا است و یکی از امن‎ترین کشورهای منطقه و جهان از لحاظ امنیت برای گردشگران خارجی است (ویکی‎پدیا، 1390).
در چشم‎انداز بیست ساله ایران پیش‎بینی‎شده که تا سال 2020، کشور ایران به رقم سالانه بیست میلیون گردشگر خارجی در سال دست خواهد یافت. مسلما برای جذب 20 میلیون گردشگر خارجی در سال، ایران به عنوان یک مقصد گردشگری باید از مدیریت بازاریابی مطلوبی برخوردار باشد. در ميان تمام وظايف مديريت بازاريابي، يكي از مهمترين وظايف متصدي گردشگري، توسعه يا حفظ تصوير ذهني از مقصد مطابق و هماهنگ با خواست گروه‎هاي بازديدكننده مورد نظر می‎باشد (لامزدن، 1992، ترجمه تاج‎زاده‎نمین، 1387). موفقیت یک مقصد تا حد زیادی وابسته به تصویر آن می‎باشد. رویکردی که درایجاد آگاهی و تصویر مقصد اتخاذ می‎شود، در رقابت و جذابیت نهایی مقصد سرنوشت‎ساز می‎باشد.
از طرفی دیگر، فعالیت‎های ترفیعی و تبلیغات، پارامترهای اساسی برای معرفی یک مقصد گردشگری می‎باشند و در ایجاد آگاهی و تصویر مقصد بسیار نقش دارند؛ تبلیغات یکی از پر کاربردترین ابزار ارتباطات بازاریابی در گردشگری می‎باشد، عمدتا بدین دلیل که محصول یا خدمت گردشگری ناملموس می‎باشد (میدلتون و کلارک، 2001). این محصول و خدمت اغلب بر پایه‎ی تصاویر واقعی یا ادراکی گردشگری و مقصد استوار می‎باشد. آن چه در گردشگری قابل توجه است، اندازه‎ی کلان تبلیغاتی است که هزینه می‎شود. بنابراین یکی از مسایل بسیار مهم در قلمرو تبلیغات، ارزیابی تبلیغات است و یکی از مراحل اصلی در چرخه‎ی تبلیغات می‎باشد (مورگان و پریچارد، 2000).
از این رو، در پژوهش حال حاضر به ارزیابی ابزار‎های تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران بر جذب گردشگران اروپایی ورودی به کشور از دید آن‎ها پرداختیم. 5 ابزار یا روش تبلیغات اینترنتی معمول مورد استفاده را (که عبارتند از بنر‎های تبلیغاتی، پنجره‎های پاپ- اوت، تبلیغات متنی، تبلیغات ویدئویی و تبلیغات ایمیل) با استفاده از مدل معروف لاویج و استاینر که در حقیقت شکل جدیدتر و توسعه یافته تر از مدل آیدا (AIDA) می‎باشد، مورد بررسی قرار دادیم.
1-2- اهمیت و ضرورت موضوع تحقیقمقصد‎های گردشگری و همچنین شرکت‎ها و سازمان‎های مختلف در حوزه‎ی گردشگری، هر ساله وقت و هزینه‎ی زیادی را صرف تبلیغات خود می‎کنند تا از این طریق به مشتریان بیشتری دست یابند. یکی از مسایل بسیار مهم در قلمرو تبلیغات، ارزیابی آن است. به عبارتی میزان موفقیت ما را در ساخت برنامه‎های تبلیغاتی که بودجه زیادی جهت آن‎ها صرف کرده‎ایم، مشخص می‎کند؛ بدون ارزیابی تبلیغات، تقریبا هیچ تضمینی در موثر بودن تبلیغات انجام‎شده وجود ندارد و می‎توان گفت حداقل بخش قابل ملاحظه‎ای از بودجه‎های تبلیغات به هدر می‎روند.
ارزیابی در تبلیغات بسیار حایز اهمیت است، نه تنها بدین دلیل که آن چه را یک فعالیت تبلیغاتی به دست آورده، تعیین می‎کند بلکه به خاطر این که ارزیابی تبلیغات، رهنمود‎هایی را نیز در مورد چگونگی بهبود و توسعه‎ی فعالیت‎های تبلیغاتی آتی فراهم می‎کند. از این رو با ارزیابی تبلیغات می‎توانیم به ضعف‎های خود پی برده و کوشش کنیم در آینده آن‎ها را برطرف کرده و تبلیغات خود را بهبود دهیم. با ارتقای تبلیغات در حقیقت آگاهی و تصویر گردشگران احتمالی را از ایران به عنوان یک مقصد گردشگری بهبود می‎دهیم و گردشگران بیشتری را می‎توانیم جذب ‎کنیم.
1-3- اهداف تحقیقابزار‎های تبلیغاتی گردشگری ایران تا چه اندازه بر جذب گردشگران اروپایی به کشور تاثیر دارد و همچنین اولویت‎بندی تاثیر این ابزار‎ها.
1-4- سوالات تحقیقسوال اصلی
ابزارهای تبلیغات اینترنتی تا چه اندازه بر جذب گردشگران اروپایی به کشور تاثیر می‎گذارد و همچنین رتبه‎بندی آن‎ها به چه صورت است؟
سوالات فرعی
ابزارهای تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران تا چه اندازه موجب آگاهی گردشگران اروپایی نسبت به این کشور به عنوان یک مقصد گردشگری می‎شود؟
ابزارهای تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران تا چه اندازه موجب افزایش دانش گردشگران اروپایی نسبت به این کشور به عنوان یک مقصد گردشگری می‎شود؟
ابزارهای تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران تا چه اندازه توجه گردشگران اروپایی را به خود جلب می‎کند؟
ابزارهای تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران تا چه اندازه موجب می‎شود تا گردشگران اروپایی، این کشور را نسبت به سایر مقاصد گردشگری ترجیح دهند؟
ابزارهای تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران تا چه اندازه گردشگران اروپایی را نسبت به انتخاب این کشور به عنوان مقصد گردشگری خود، قانع می‎کند؟
ابزارهای تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران تا چه اندازه سبب می‎شود تا گردشگران اروپایی در نهایت این کشور را به عنوان مقصد گردشگری خود انتخاب کنند؟
رتبه‎بندی ابزار‎های تبلیغات اینترنتی گردشگری ایران به چه صورت است؟
1-5- شرح واژه‎ها و اصطلاحات تحقیقتبلیغات: « هر شکلی از ارتباطات غیرشخصی در مورد یک سازمان، محصول، خدمت یا ایده توسط یک حامی مشخص که برای آن هزینه پرداخت شود. » (بلچ و بلچ، 2004، 57)
تبلیغات اینترنتی: اشلوز و دیگران (1999) تبلیغات اینترنتی را این گونه تعریف می‎کنند: « هر نوع محتوا و مضمون تجاری موجود در اینترنت که شرکت‎ها برای آگاه کردن مصرف‎کنندگان در مورد کالاها و خدمات خود طراحی می‎کنند. » (نیاکان لاهیجی، 1387، 61)
گردشگری: « به عمل فردی که به مسافرت می‎رود و در آن مکان که خارج از محیط زندگی وی است برای مدتی کمتر از یک سال جهت تفریح، تجارت و دیگر هدف‎ها اقامت نماید، جهانگردی گفته می‎شود. » (گی، 1933، ص 22)
گردشگر: « گردشگر یا بازدید‎کننده‎ی یک شبه کسی است که حداقل یک شب در یک اقامتگاه عمومی یا خصوصی در محل مورد بازدید به سر برد. » (گی، 1933، ص 22)
1-6- فرايند پژوهشدر فرایند تحقیق، گام‎های اساسی برداشته می‌شود که این گام‌‎ها در زیر مشخص شده‌اند:

21012155845175شکل 1-2: گام‎های فرایند پژوهششکل 1-2: گام‎های فرایند پژوهش1998980323851. تدوین پرسش آغازین
2. مطالعات اکتشافی و مقدماتی
6. جمع‎آوری داده‎ها با استفاده از ابزار مورد نظر
3. تدوین چارچوب نظری تحقیق
7. تجزیه و تحلیل داده‎ها
4. طراحی فرضیات تحقیق
5. تعیین ابزار جمع‎آوری داده‎ها و تعیین روایی و پایایی ابزار سنجش داده‎ها
8. یافته‎ها، بحث و نتیجه‎گیری، و پیشنهادات
001. تدوین پرسش آغازین
2. مطالعات اکتشافی و مقدماتی
6. جمع‎آوری داده‎ها با استفاده از ابزار مورد نظر
3. تدوین چارچوب نظری تحقیق
7. تجزیه و تحلیل داده‎ها
4. طراحی فرضیات تحقیق
5. تعیین ابزار جمع‎آوری داده‎ها و تعیین روایی و پایایی ابزار سنجش داده‎ها
8. یافته‎ها، بحث و نتیجه‎گیری، و پیشنهادات

فصل دوممبانی نظری پژوهش و مروری بر تحقیقات پیشین
مقدمه
صنعت جهانی سفر و گردشگری به عنوان یکی از نیرومندترین بخش‎های رشد و توسعه‎ی اقتصادی و اجتماعی در قرن 21 ظاهر شده‎است. این مطلب حایز اهمیت است که بخش سفر و گردشگری برای ملت‎هایی که وارد اقتصاد جهانی می‎شوند، این امکان را فراهم آورده تا با افتخار و اطمینان خاطر به عنوان مقصد گردشگری نقش ایفا کنند. علاوه بر قابلیت این بخش در ایجاد اشتغال، سرمایه گذاری و درآمدهای پایدار و قابل توجه برای کشورهای سرتاسر جهان، سفر و گردشگری چارچوبی را برای هم راستا کردن و ایجاد هدف، افتخار و سیمای ملی فراهم آورده است. (Middleton, 2001)
2-1- بازاریابیبازاریابی در سفر و گردشگری از اهمیتی حیاتی برخوردار است زیرا بازاریابی، تاثیر عمده‎ی مدیریت است که می‎تواند بر اندازه و رفتار این بازار عمده‎ی جهانی اثر گذارد. در ميان تمام وظايف مديريت بازاريابي، يكي از مهم ترين وظايف متصدي گردشگري، توسعه يا حفظ تصوير ذهني از مقصد مطابق و هماهنگ با خواست گروه‎هاي بازديدكننده مورد نظر می‎باشد. موفقیت یک مقصد تا حد زیادی وابسته به تصویر آن می‎باشد. رویکردی که درایجاد آگاهی و تصویر مقصد اتخاذ می‎شود، در رقابت و جذابیت نهایی مقصد سرنوشت‎ساز می‎باشد. از طرفی دیگر، فعالیت‎های ترفیعی و تبلیغات، پارامترهای اساسی برای معرفی یک مقصد گردشگری می‎باشند و در ایجاد آگاهی و تصویر مقصد بسیار نقش دارد؛ تبلیغات یکی از پر کاربردترین ابزار ارتباطات بازاریابی در گردشگری می‎باشد، عمدتا بدین دلیل که محصول یا خدمت گردشگری ناملموس می‎باشد. این محصول و خدمت اغلب بر پایه‎ی تصاویر واقعی یا ادراکی گردشگری و مقصد استوار می‎باشد. آن چه در گردشگری قابل توجه است، اندازه‎ی کلان تبلیغاتی است که هزینه می‎شود. (Middleton, 2001)
2-1-1- بازاریابی و تبلیغاتتبلیغات در جهان امروز و در عصر انفجار اطلاعات، در مراودات اقتصادی و فرهنگی جوامع از جایگاه علمی و تخصصی و مهمی برخوردار است. فرد فعال در عرصه تبلیغات با بهره گیری از علومی چون بازاریابی، مدیریت، روان شناسی، جامعه شناسی و نیز شناخت فرهنگ و آداب و رسوم مخاطبان می‎تواند در عرصه رقابت‎ها، بهترین و کارآمدترین شیوه‎ها را به کار گیرد. امروزه نقش تبلیغات در توسعه پایدار کشور‎ها غیر قابل انکار است. به طوری که هر گاه سخن از رشد و توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی به میان می‎آید تبلیغات به عنوان یکی از مهمترین شاخص‎ها و ملزومات آن مورد توجه قرار می‎گیرد. بازاریابی، فعالیتی است که طی آن نیاز‎ها و خواسته‎های تامین نشده‎ی مصرف‎کنندگان تامین می‎شود. در تعریفی دیگر، بازاریابی تلاشی است در جهت تاثیر گذاشتن بر روشی که مصرف‎کنندگان رفتار می‎کنند (Hawkins & Roger, 2006). رفتار مصرف‎کننده نیز چیزی بیش از خرید کالا می‎باشد و درباره چگونگی تاثیر مالکیت کالا و خدمات بر زندگی ما بحث می‎کند (Solomon, 1999).
بازاریابان باید برای موفقیت در فرایند مبادله، درک صحیحی از عواملی که خواسته و نیاز‎های مصرف‎کننده را تحت تاثیر قرار می‎دهند، داشته باشند. امروزه اشباع بازار‎ها، تشدید رقابت، تغییر در سلیقه‎ها و نیاز‎های مشتریان، شرکت‎ها را با چالش‎های متعددی در فعالیت‎های بازرگانی و صنعتی مواجه کرده است. در این شرایط شرکت‎هایی که از کلیه ابزار و امکانات در دسترس خود به درستی استفاده می‎کنند، می‎توانند بر چالش‎ها فایق آمده و بقای مداوم خود را تضمین کنند. شرکت‎ها با تکیه بر بازوی نیرومند ارتباطات می‎توانند با مخاطبان اصلی خود (مصرف کنندگان) به تفهیم و تفاهم پرداخته و با یکدیگر به مناظره رفتاری بنشینند. یکی از ابزار‎های زیر مجموعه گروه فرایند ارتباطات، تبلیغات است. این ابزار به بازاریاب کمک می‎کند تا از طریق آن آگاهی‎های لازم در مورد توانایی‎های خود در امر تولید کالا و خدمات را به اطلاع مصرف‎کننده رسانده و در مواقع مختلف بسته به هدف، نیاز و تقاضای جدید ایجاد و مصرف‎کننده را در رفع این نیاز یاری کنند. تبلیغات به عنوان یکی از مهمترین ابزار‎های آمیخته بازاریابی، نقش مهمی در اجرای سیاست‎ها و استراتژی‎های بازاریابی شرکت از قبیل ارتباط با مشتریان، معرفی محصولات جدید، اصلاح و تغییر ذهنیت مشتریان و مخاطبان نسبت به شرکت و آرم تجاری آن ایفا می‎کند و در صورت نبود ارتباط منسجم و علمی بین تحقیقات بازاریابی و صنعت تبلیغات، شرکت‎ها نمی‎توانند استفاده اثربخشی از تبلیغات خود داشته باشند امروزه هر فرد آمریکایی به طور متوسط تا سن 65 سالگی، حدود 2 میلیون آگهی تلویزیونی می‎بیند. این مقدار به جز آگهی‎هایی است که از روزنامه، مجله، تابلوی شهری، دیوار‎های شهر و… انسان را هدف پیام خود قرار می‎دهند. (یگانه‎دوست، 1387)
با توجه به درصد بالایی از هزینه‎ها که دنیای پیشرفته امروز به امر تبلیغات اختصاص داده است، در کشور ما صنعت تبلیغات با وجود سابقه زیاد نیاز حیاتی به توسعه اقتصادی، هنوز هم جوان و غیر علمی است. سهم کشور 70 میلیون نفری ما از بودجه 1400 میلیارد دلاری تبلیغات در جهان فقط 600 میلیون دلار است. (فطوره‎چی، 1388)
پیشرفت‎های علمی و توسعه اقتصادی بعد از انقلاب صنعتی باعث حرفه‎ای شدن مشاغل و تولید انبوه گشت. تولید کنندگان دیگر در کارگاه‎های کوچک و در مقیاس پایین تولید نمی‎کردند بلکه کارگاه‎های کوچک خانگی جای خود را به کارخانجات بزرگ داد. اولین مساله‎ای که بعد از این وقایع به وجود آمد چگونگی فروش این محصولات بود. در سایه همین تولیدات انبوه نگاه ویژه‎ای به بازاریابی به عنوان ابزاری جهت رسیدن به اهداف سازمانی شد. بعد‎ها از بازاریابی به عنوان یک علم یاد شد و تبلیغات به عنوان زیر شاخه‎ای از آن محسوب گردید. (اکبری، 1381)
به نظر فیلیپ کاتلر، برجسته ترین صاحب نظر در رشته بازاریابی، بازاریابی عبارت است از «فعالیتی انسانی در جهت ارضای نیاز‎ها و خواسته‎ها از طریق فرایند مبادله». (اکبری، 1381)
محصول، قیمت، توزیع و ترفیع به عنوان آمیخته‎های بازاریابی یا p4 محسوب می‎شود؛ آمیخته بازاریابی به مجموعه‎ای از ابزار‎های بازاریابی گفته می‎شود که شرکت به وسیله آن سعی در رسیدن به اهداف خود در بازار دارد. (اکبری، 1381)
532130000
532130113030شکل 2-1: جایگاه تبلیغات در آمیخته بازاریابی (کاتلر و دیگران، 1999)شکل 2-1: جایگاه تبلیغات در آمیخته بازاریابی (کاتلر و دیگران، 1999)
در زیر به طور خلاصه این ابزار‎های بازاریابی را بررسی می‎کنیم.
محصول: هر چیزی که جهت توجه، اکتساب، کاربرد یا مصرف بتوان به بازار عرضه کرد و بتواند نیاز یا خواسته‎ای را ارضا نماید، محصول گفته می‎شود و خدمت عبارت است از محصولی که در بر گیرنده فعالیت‎ها، منافع یا برآورنده‎هایی است که برای فروش عرضه می‎شوند.
قیمت: قیمت عبارت است از مبلغی که بابت محصول یا خدمت به حساب شخص یا سازمان منظور می‎شود.
توزیع: نقش کانال توزیع این است که فاصله بین انواع کانال‎ها و خدمات (از نظر زمان، مکان و تملک) و مصرف‎کنندگان را کاهش دهد یا آن را از بین ببرد.
ترفیع: شرکت باید کاری بیش از عرضه محصول مناسب انجام دهد، باید بتواند مصرف‎کننده را از مزایای محصول آگاه سازد و تصویر بسیار خوبی از محصول در ذهن مصرف‎کننده ایجاد کند. شرکت برای این که بتواند از عهده چنین کاری برآید باید به شیوه‎ای ماهرانه از ابزار‎های ترفیع مانند تبلیغ، پیشبرد فروش، فروش شخصی و روابط عمومی استفاده کند. (احمد روستا و دیگران، 1381)
همان‎طوری که در بالا ذکر شد، تبلیغات در گروه ترفیع جای می‎گیرد که در ادامه به بررسی بیشتر آن می‎پردازیم.
2-1-2- ارتباطات بازاریابی و جایگاه تبلیغاتارتباطات بازاریابی، بخش مهمی از بازاریابی است که هدف آن برقراری ارتباط با بازار هدف سازمان‎های مختلف است. در ارتباطات بازاریابی، اطلاعات برای آگاهی، ترغیب، برانگیختن و جلب نظر مشتریان بالقوه به محصولات و خدمات سازمان منتشر می‎شود. ارتباطات بازاریابی می‎تواند به عنوان نماینده‎ای از آوازه یک نشان تجاری و یا مفهوم گفتگوی میان سازمان و مصرف‎کنندگان توصیف شود. ارتباطات بازاریابی یا همان ترفیع شامل مجموعه فعالیت‎های همگنی است که هدفش برقراری ارتباط با مصرف‎کنندگان محصولات است. دلایل ارتباط میان سازمان‎ها با بازار‎هایشان، با یکدیگر متفاوت است. اما مقصود همه‎ی سازمان‎ها از برقراری ارتباط با بازار‎ها و مصرف‎کنندگان تهییج آن‎ها برای آگاهی یافتن از محصولات یا خدمات جدید سازمان می‎باشد. فعالیت‎های ارتباطی سازمان‎ها علاوه بر مطالب بیان‎شده یک تبادل اطلاعات میان سازمان و مصرف‎کنندگان به جهت اصلاح و بهبود روابط مشتریان نیز می‎باشد. صرف نظر از اهداف ذکر‎شده برای ارتباطات بازاریابی، این عنصر جزء کارکرد‎های لاینفک بازاریابی است و به وسیله کارکنان پشتیبانی سازمان در درون و حمایت و هم فکری متخصصین خارج از سازمان اداره می‎شود. (حنفی‎زاده، 1388، ص 20)
50165188595بازاریابی
حوزه‎های دیگر بازاریابی
ارتباطات بازاریابی
تبلیغات
فروش شخصی
پیشبرد فروش
روابط عمومی
تبلیغات اینترنتی
00بازاریابی
حوزه‎های دیگر بازاریابی
ارتباطات بازاریابی
تبلیغات
فروش شخصی
پیشبرد فروش
روابط عمومی
تبلیغات اینترنتی

-2204085358140شکل 2-2: تبلیغات اینترنتی، تبلیغات و ارتباطات بازاریابی (حنفی‎زاده، 1388)
0شکل 2-2: تبلیغات اینترنتی، تبلیغات و ارتباطات بازاریابی (حنفی‎زاده، 1388)

2-2- تبلیغاتانسان امروز، زیر بمباران شدیدی از تبلیغات زندگی می‎کند. تعداد آگهی‎های تلویزیونی که فرد در زندگی می‎بیند به حدی است که باور آن برای خودمان که زیر فشار چنین حجم غریبی هستیم مشکل است. امروزه یک فرد آمریکایی به طور متوسط تا ست 65 سالگی حدود دو میلیون آگهی تلویزیونی می‎بیند. این مقدار بجز آگهی‎هایی است که در روزنامه‎ها، مجلات، رادیو، تابلو‎های شهری، دیوار‎های شهر و غیره انسان را هدف پیام خود قرار می‎دهد. (محمدیان، 1379)
هر فردی در دنیای مدرن امروز تحت تاثیر درجات مختلفی از تبلیغات و دیگر روش‎های ارتقاء فروش است. سازمان‎های دولتی و خصوصی فهمیده‎اند که برای موفقیت باید توانایی ارتباط موثر و مفید را بیاموزند (Belch & Belch, 2002).
2-2-1- اهمیت تبلیغات
تبلیغات یکی از پر کاربردترین ابزار ارتباطات بازاریابی در گردشگری می‎باشد، عمدتا بدین دلیل که محصول یا خدمت گردشگری ناملموس می‎باشد. این محصول و خدمت [تبلیغات] اغلب بر پایه‎ی تصاویر واقعی یا ادراکی گردشگری و مقصد استوار می‎باشد. آن چه در گردشگری قابل توجه است، اندازه‎ی کلان تبلیغاتی است که هزینه می‎شود. به گفته‎‎ی میدلتون و کلارک (2001)، هزینه‎ی تبلیغاتی در تبلیغات با حروف بزرگ برای گردشگری در انگلستان در اواخر دهه‎ی 1990، 425 میلیون پوند بوده است (Middleton, 2001).
تبلیغات به عنوان ابزاری کلیدی در صنایع گردشگری و اوقات فراغت می‎باشد، جایی که مصرف‎کنندگان بالقوه باید تصمیمات خریدشان را بر مبنای تصاویر ذهنی خویش از محصولات اتخاذ کنند زیرا به طور فیزیکی قادر به تجربه‎ی آن‎ها قبل از مصرف نیستند. در نتیجه، تبلیغات متغیری حیاتی در آمیخته‎ی بازاریابی گردشگری و اوقات فراغت می‎باشد و دامنه‎ی وسیعی از فعالیت‎ها و عوامل را در بر می‎گیرد. نقش تبلیغات بازتاب‎کننده‎ی نقش ترفیع به طور کلی است که قصد دارد به سه شیوه بر نگرش و رفتار مخاطبین تاثیر گذارد: تایید و تقویت؛ خلق الگوهای جدیدی از رفتار و نگرش؛ و یا تغییر نگرش یا رفتار. بنابراین، متصدیان گردشگری و اوقات فراغت از تصاویر برای به تصویر کشیدن محصولات خود در بروشور‎ها، پوستر‎ها و تبلیغات رسانه‎ای استفاده می‎کنند؛ خطوط هوایی، هتل‎ها، پارک‎های موضوعی و تفریحگاه‎های گردشگری نیز مانند مقاصد عمل می‎کنند، سعی دارند تصویری از یک مقصد شکل دهند و آن را در مجموعه‎ی بر انگیخته شده‎ی گردشگر بالقوه، یا فهرست کوتاه مقصد، جای دهند تا در نهایت منجر به تصمیم خرید شود. هویت محصول گردشگری و اوقات فراغت، صرف نظر از نوع محصول، سیمای عمومی آن است که ناشی از نحوه‎ی بازاریابی محصولات است؛ از این رو، از اهمیت تبلیغات در بازاریابی گردشگری و اوقات فراغت نباید غافل شد. (Morgan & Pritchard, 2000)
رویکردی که درایجاد آگاهی و تصویر مقصد اتخاذ می‎شود، در رقابت و جذابیت نهایی مقصد سرنوشت‎ساز می‎باشد. برندسازی مقصد مانند محرکی برای ایجاد و تجلی یک مقصد به عنوان محصولی مهم برای مسافرین عمل می‎کند. و هنگامی که با رسانه‎ی مناسب درآمیخته شود، می‎تواند پیام‎های تبلیغاتی مقصد را از طریق پیام‎رسانان ماهر در دستیابی به مخاطبین مناسب در محیط‎های مناسب و در زمان مناسب، انتقال دهد.
بنابراین یکی از مسایل بسیار مهم در قلمرو تبلیغات، ارزیابی تبلیغات است. ارزیابی تبلیغات، یکی از مراحل اصلی در چرخه‎ی تبلیغات می‎باشد و اثربخشی تبلیغات انجام‎شده را اندازه‎گیری می‎کند. ارزیابی در تبلیغات بسیار حایز اهمیت است، نه تنها بدین دلیل که آن چه را یک فعالیت تبلیغاتی به دست آورده، تعیین می‎کند بلکه به خاطر این که ارزیابی تبلیغات، رهنمود‎هایی را نیز در مورد چگونگی بهبود و توسعه‎ی فعالیت‎های تبلیغاتی آتی فراهم می‎کند. (Morgan & Pritchard, 2000)
تبلیغات موجودیتی از مفاهیم است که می‎توان از آن برای عرضه محصولات در بازار، البته بر مبنای برقراری ارتباط با مشتریان، استفاده نمود. این مفهوم در اصل دارای دو حوزه است. حوزه اول، بازاریابی است که هدفش ایجاد، برقراری ارتباط و رساندن ارزش به مشتری است. حوزه دوم، ارتباطات است که فرآیند ایجاد یک عقیده و نظر واحد بین یک فرستنده و یک گیرنده است و یا به تعبیری دیگر، فرآیند تسهیم مفاهیم بین افراد است. تئوری‎های بازاریابی و ارتباطات از یک ریشه هستند و یکدیگر را تقویت می‎کنند. در هم آمیختن بازاریابی و ارتباطات باعث به وجود آمدن حوزه ارتباطات بازاریابی شده‎است که توضیح آن می‎آید. (سلیمانی، 1390)
از تبلیغات تعاریف زیادی وجود دارد. تعاریف تبلیغات بر اساس دیدگاه مطالعاتی محققان صورت گرفته است و از این روی نمی‎توان بهترین تعریف را از میان تعاریف موجود انتخاب نمود. برای شناسایی تعاریفی که مورد نظر بیشتر محققان است یک تحلیل محتوا صورت گرفت و به نظر می‎رسد این دو تعریف ارایه‎شده بیشترین انطباق را با تبلیغات اینترنتی داشته باشد. تعریف اول توسط ریچاردز و کارون در سال 2002 ارایه شده‎است که تبلیغات را به این صورت معرفی می‎نماید: “تبلیغات، ارتباطات غیر شخصی صورت گرفته از یک اداره‎کننده معلوم با استفاده از رسانه‎های جمعی به جهت ترغیب یا متاثر نمود یک مشتری است”. اما تعریف دوم از تبلیغات به وسیله تیزون در سال 2007 به این شرح بیان شده‎است که: “تبلیغات، روشی از بازاریابی است که درباره محصولات، خدمات، و کسب و کار اطلاع دهی می‎نماید. هدف از تبلیغ را می‎توان در اصل ساخت یک تصویر از محصول و تهییج مشتریان بالقوه برای خرید خلاصه نمود”. بدین ترتیب، تبلیغات جزئی از یک خط مشی ارتباطی سازمان در درون آمیخته بازاریابی‎اش می‎باشد. و تصمیم گیری درباره این که چه نوع روش تبلیغی برای معرفی محصول اتخاذ شود در این حوزه صورت می‎پذیرد. (حنفی‎زاده، 1388، ص 13)
اوگیلوی نیز تبلیغات را این گونه تعریف می‎کند: تبلیغات: پرداخت برای ارتباطات غیر شخصی با یک اسپانسر مشخص که از ابزار ارتباط جمعی برای قانع کردن و تاثیر گذاری استفاده می‎کند. (Ogilvy, 2002)
تبلیغات، عملکرد‎های هدفمند و منظمی است که افراد ار راه تلقین، برای نظارت بر نگرش فرد یا افرادی دیگر انجام می‎دهند (آتش پور و جنتیان، 1382). عمل تبلیغ، فعالیتی استراتژیک است که می‎تواند یک بنگاه اقتصادی را به بعضی از اهداف بازاریابی خود از جمله سود، افزایش فروش، جلب آگاهی، توجه و علاقه مشتری برساند. تبلیغ از نظر رقابتی، هشداری به تولیدکننده برای بهبود و حفظ مداوم مرغوبیت کالا وخدمات او می‎باشد. با تبلیغ در دراز مدت ثروتی نامرئی برای تولیدکننده به وجود می‎آید. این ثروت، پشتوانه‎ای مهم برای فعالیت او قلمداد می‎شود. تکرار نام محصول و شرکت و علامت تجاری آن، سبب شناسایی، شهرت و پذیرش عمومی وسیع تری می‎گردد. در کتب و متون مختلف تعاریف متعددی از تبلیغات آمده است. برخی از این تعاریف عبارتند از: هر نوع ارتباطی که در آن فرد با شرکتی با پرداخت هزینه برای معرفی پیام، از طریق رسانه‎های مختلف ارایه اطلاعات و اقناع مخاطبینی خاص صورت می‎گیرد و هر نوع مطلب اعلامیه یا اطلاعیه تجاری برای جلب توجه مردم یا افکار عمومی که از طریق رسانه‎ها منتشر و در آن، کالا، خدمات و یا مراجعه به موسسه‎ای توصیه می‎شود، یا گاه نیاز به کالا یا خدمات اعلام می‎شود، محصول تبلیغات است. تبلیغ در مفهوم عام آن به معنای رساندن پیام به دیگران از طریق برقراری ارتباط به منظور ایجاد تغییر و دگرگونی در دانش، نگرش و رفتار مخاطبان است که بر سه عنصر گیرنده پیام (مخاطب)، پیام‎دهنده (رسانه) و محتوای پیام مبتنی است. در تبلیغات، صرف رساندن یک ایده پایان کار نیست، بلکه اقناع یا ترغیب در جهت دستیابی به هدف خاصی نیز مد نظر قرار دارد (پورکریمی، 1381).
تبلیغات فرایند روشمند ارایه اطلاعات مناسب در مورد کالا‎ها و خدمات به مشتریان و ترغیب و متقاعد کردن موثر مصرف‎کنندگان به خرید کالا‎ها و خدمات می‎باشد. در تعریفی دیگر تبلیغات را ارایه فکری سازنده در مورد کالا یا خدمات دانسته‎اند که این کار‎ها از طریق و به سرپرستی یا نظارت سازمان‎های دیگر انجام می‎شود. بدیهی است که باید در این راه پولی پرداخت نمود و ارایه این آگهی‎های بازرگانی جنبه غیر شخصی دارد (کاتلر و آرم استرانگ، 1383).
تبلیغات به عنوان یک حوزه علمی در مطالعات دانشگاهی سهمی شبیه به بازاریابی دارد و از زیرمجموعه‎های این رشته به حساب می‎آید. علم و رویکرد تبلیغات بیشتر یک حوزه مصرفی است که از ایده‎ها و تئوری‎های دیگر رشته‎های علمی مانند زبان شناسی، ادبیات، روانشناسی، جامعه شناسی، اقتصاد و رشته‎هایی مانند این، برای رسیدن به هدفش استفاده می‎نماید. در تبلیغات، روش‎هایی همچون انسان شناسی، مدل سازی‎های کمی و پژوهش‎های زمینه یاب شکل می‎گیرد تا اطمینان حاصل شود درک همه جانبه‎ای از پدیده تبلیغات صورت گرفته است. بنا به تغییر زیبای آقای مکینس ، از طریق رویکرد‎های چند روشه و نظریه‎های چندگانه، انسان‎ها (به عنوان یک نابینا در تاریکی) درباره فیل مشهور به تبلیغات آگاهی کسب کنند. (حنفی‎زاده، 1388)
2-2-2- تاریخچه شکل گیری تبلیغاتسابقه تبلیغات به زمان‎های بسیار دور باز می‎گردد. باستان شناسان در سرزمین‎های اطراف مدیترانه آثاری یافته‎اند که نشان‎دهنده تبلیغات برای تماشای جنگ گلادیاتور‎ها بوده است. اولین ردپا‎های واژه تبلیغ را می‎توان در فرهنگ لغت آکسفورد منتشر‎شده در سال 1582م. جستجو کرد. این واژه مفهوم اعلامیه درج‎شده در روزنامه را می‎رساند که برای درج آن می‎بایست هزینه‎ای پرداخت می‎شد. با اختراع صنعت چاپ در سال 1454م.، انقلاب عظیمی در تبلیغات چاپی ایجاد شد و زمینه توسعه تبلیغات فراهم آمد. نخستین استفاده ثبت‎شده تبلیغات یا پروپاگاندا به سال 1622م. هنگامی که پاپ گرگوری پانزدهم مجمع مقدس تبلیغات ایمان را تاسیس کرد، باز می‎گردد. معنای کلمه پروپاگاندا امروزه تلقین یا نفوذ جمعی از راه دستکاری نماد‎ها و روان شناسی فرد تکامل یافته است. پروپاگاندا انتقال نظریه‎ای با هدف نهایی پذیرش داوطلبانه دریافت‎کننده است، به گونه‎ای که شخص آن را نظر خویش تلقی کند. (محمدیان، 1388)
مهمترین رویداد‎های صنعت تبلیغات که پیش از قرن بیستم میلادی رخ داده‎اند عبارتند از:
1440؛ اختراع ماشین چاپ با حروف متحرک توسط یوهان گوتنبرگ
1665؛ معرفی واژه تبلیغات
1704؛ انتشار اولین آگهی روزنامه‎ای در روزنامه بوستون نیوزلتر
1729؛ انتشار نشریه پنسیلوانیا توسط بنیامین فرانکلین در فیلادلفیا که حاوی صفحاتی تبلیغاتی بود
1742؛ انتشار اولین مجله تبلیغاتی توسط بنیامین فرانکلین
1843؛ تاسیس اولین شرکت تبلیغاتی در فیلادلفیا توسط والنی پالمر
1868؛ تاسیس شرکت ان. دبلیو. آیر با سرمایه 250 دلار توسط فرانسیس وایلند آیر با اجرای اولین سیستم کارمزدی
1873؛ تاسیس اولین انجمن شرکت‎های تبلیغاتی در نیویورک
1886؛ معرفی شعار تبلیغات مستمر ضامن موفقیت شما توسط شرکت ان. دبلیو. آیر که گام مهمی در ارتقای تبلیغات داشت
1887؛ شکل گیری انجمن ناشران تبلیغات آمریکا
1891؛ تاسیس شرکت تبلیغاتی جورج و باتن
1899؛ شکل گیری انجمن ملی موسسات تبلیغاتی امریکا
عصر نوین تبلیغات از 1843 در فیلادلفیا، هنگامی که مرد جوانی به نام ولنی پالمر نخستین موسسه تبلیغاتی را گشود، آغاز شد. این بنگاه در مقایسه با استاندارد‎های امروزی بسیار ابتدایی بود و فقط واسطه‎ی مشتری و ناشر برای درج آگهی در روزنامه‎ها بود. نخستین آگهی تبلیغاتی، پیامی درباره آپارتمان‎هایی در لانگ اسلند بود که در اواخر 1922 از رادیو پخش شد. آگهی‎های تلویزیونی، کار خود را به گونه جدی بعد از پایان جنگ جهانی دوم آغاز کردند. (فطوره‎چی، 1388)
در تقسیم‎بندی دیگر به طور خلاصه می‎توان تاریخ تبلیغات را به سه برهه طولانی تقسم کرد:
دوران ما قبل بازاریابی
از زمان آغاز مبادله کالا بین افراد از دوران ماقبل تاریخ تا اواسط قرن هیجدهم، خریداران و فروشندگان به شکل بسیار ابتدایی با هم ارتباط برقرار می‎کردند. در اغلب این دوران رسانه‎هایی نظیر لوح‎های ساخته‎شده از خاک رس، جارچی‎های شهر،علایم موجود در اماکن عمومی و قهوه خانه‎ها، بهترین وسایل برای ایجاد ارتباط جهت کالا‎ها یا خدمات بودند. در اواخر این دوران بود که صنعت چاپ، آن هم در ابتدایی ترین شکل آن پا به عرصه وجود گذاشت.
دوران ارتباطات انبوه
از سال 1700 تا دهه‎های اول قرن بیستم، تبلیغ کنندگان به سختی می‎توانستند به بخش‎های بزرگی از بازار دست یابند که این کار نخست با استفاده از مطبوعات سریعتر و سپس با استفاده از رسانه‎های صوتی و تصویری میسر می‎شد.
دوران پژوهش
در خلال 50 سال گذشته، کارشناسان تبلیغ به شکل نظام مند تکنیک‎های شناسایی و رسیدن به مخاطب را با استفاده از پیام‎هایی که به طور خاص برایش تنظیم شده‎است، بهبود بخشیده و مورد استفاده قرار داده‎اند. تکنولوژی جدید ارتباطی، رسیدن به فضای بهینه تبلیغاتی را آسان تر کرده است. امروزه بهترین رخداد در تبلیغات قرن اخیر، ایجاد حس مسولیت پذیری در میان کارشناسان تبلیغات است که بسیاری از فعالیت‎های تبلیغات که در یک قرن پیش مرسوم بود را نفی می‎کنند. کارشناسان تبلیغات امروزه به شدت در زیر ذره بین جامعه قرار داشته و دریافته‎اند که کلید موفقیت در تبلیغات، جلب اعتماد مردم است (Russell, 1999).
2-2-2-1- تاریخچه شکل گیری تبلیغات در ایرانسابقه تبلیغات در ایران به عهد قاجار بر می‎گردد. در عهد قاجار، آگهی حداقل سه نام داشته است؛ ابتدا اعلام نامه، سپس اشتهار نامه که مورد قبول عام قرار نگرفت و نهایتا اعلان که به دنبال تشکیل فرهنگستان ایران در سال 1314، واژه آگاهی جایگزین اعلام شد. اما به دلیل استفاده کلمه آگاهی در تامینات اداره کل شهربانی، به کلیه وزارتخانه‎ها دستور داده‎شده از استعمال کلمه آگاهی به جای اعلان خودداری نمایند. نهایتا به دستور نخست وزیر وقت، آگهی به جای آگاهی تعیین گردید. نخستین آگهی که در مطبوعات عهد ناصری درج شد، به سفارش یک تاجر فرنگی به نام «موسیو روجیاری» است که در شماره ششم وقایع اتفاقیه مندرج است. اولین قیمت‎گذار آگهی در ایران دیوان اعلی بوده است. ضمن آن که در سال 1316، اولین شرکت تبلیغاتی ایران با عنوان کانون آگهی زیبا راه‎اندازی شد و تا سال 1382، این تعداد فقط در تهران متجاوز از 860 شرکت تبلیغاتی بوده است. (محمدیان، 1388)
2-2-3- برنامه تبلیغاتی78105122428000برای تهیه یک برنامه تبلیغاتی، مدیریت بازاریابی معمولا باید در مورد پنج مورد مهم تصمیم بگیرد. الگوی معروفی که مورد استفاده قرار می‎گیرد، M5 می‎باشد که متشکل از 5 کلمه است که اولین حرف انگلیسی آن‎ها، حرف M می‎باشد. این 5 مورد یا به بیان بهتر 5 مرحله عبارتند از هدف، پول، پیام، رسانه و ارزیابی تبلیغ. در شکل زیر می‎توانید الگوی M5 را مشاهده کنید. (محمدیان، 1388)
781051938020شکل 2-3 الگوی M5: پنج تصمیم اساسی در تبلیغ (محمدیان، 1388)شکل 2-3 الگوی M5: پنج تصمیم اساسی در تبلیغ (محمدیان، 1388)
اکنون به توضیح مختصری از گام‎هاي اصلي فرآيند ساخت تبليغ می‎پردازیم.
2-2-3-1- اهداف تبليغ تعیین هدف تبلیغ و یا رسالت آن، اولین گام در ساخت یک برنامه تبلیغاتی می‎باشد. در اين مرحله، بايد مشخص شود که بنگاه در پي دستيابي به چه چيزي است. (محمدیان، 1388)
هر محصولی با توجه به چرخه عمر خود، نیازمند اهداف تبلیغاتی متفاوتی است. این اهداف را به شرح زیر می‎باشند.
الف) اهداف اطلاع‎رسانی
این اهداف برای ایجاد تقاضای اولیه در مراحل اولیه عمر کالا و خدمات جهت معرفی و اطلاع‎رسانی به کار می‎روند به منظور:
آگاه کردن مشتری از محصول جدید
پیشنهاد استفاده جدید از محصول
آگاه کردن بازار از تغییر قیمت (موارد استفاده جدید یک کالا)
آگاه کردن مشتری از قیمت‎های جدید محصول
آگاهی به مشتری درباره طرز کار محصول
توصیف و تشریح خدمات موجود برای محصول
تصحیح برداشت‎های غلط مشتریان
کاهش ترس و اضطراب مشتریان
ایجاد تصویر مناسب برای شرکت
ب) اهداف ترغیبی (ترجیحی)
به تدریج با افزایش رقابت برای ایجاد تقاضای انتخابی از اهداف ترغیبی ذیل استفاده می‎کنیم.
ایجاد ترجیحات نسبت به محصولات و خدمات شرکت در نزد مشتریان
تشویق و ترغیب مشتری برای خرید محصولات شرکت به جای رقبا
تغییر و تصحیح ادراک مشتری نسبت به ویژگی‎های محصول
تشویق مشتری برای اتخاذ تصمیمات فوری در خرید محصول
تشویق مشتری برای برقراری تماس تلفنی با بخش فروش و بازاریابی شرکت
ج) اهداف یادآوری
وقتی محصول مراحل بلوغ خود را طی می‎کند به منظور فکر کردن مداوم مصرف‎کنندگان به آن کالا و خدمات به کار می‎رود به منظور:
یادآوری کردن به مشتری نسبت به این که ممکن است محصول و خدمات در آینده مورد نیاز باشد
یادآوری کردن به مشتری نسبت به این که محصولات و خدمات را باید از کجا خریداری کند
یادآوری کردن محصول در ذهن مشتری در زمانی که محصول خارج از فصل استفاده باشد
حفظ و نگهداری جایگاه محصول در ذهن مشتری. (کاتلر و آرمسترانگ، 2000)
2-2-3-2- بودجه‎بندی تبلیغدومین M که دربحث تبلیغ مورد بررسی قرار می‎گیرد، پول تخصیص یافته یا بودجه است. تصمیم در مورد این که چه مبلغی را برای تبلیغ تخصیص دهیم یک تصمیم دشوار، مهم و در عین حال تجاری است. علت اهمیت فوق العاده آن، این است که می‎توان گفت بودجه تبلیغات، تمامی فعالیت‎های تبلیغاتی را تحت الشعاع خود قرار می‎دهد و در مقیاس وسیعتر می‎توان گفت که بر فعالیت‎های ارتباطی بازاریابی نیز تاثیر بسزایی دارد. در ساده ترین شکل می‎توان اظهار داشت صرف مبلغ کم بر روی تبلیغات منجر می‎شود که شرکت، بخشی از مخاطبان و مشتریان خود را که ممکن است خریدار محصولش باشند، از دست بدهد و آن‎ها را از محصول، یا هدف تبلیغاتی، بی خبر بگذارد و یا برعکس، صرف مبلغ هنگفت بر روی تبلیغات- بیش از آن چه باید صرف شود- موجب می‎شود که سود شرکت تقلیل یابد و برخی از مبالغ کسب‎شده شرکت به هدر رود. از این رو دقت در تنظیم و تدوین بودجه‎ای مناسب برای امور تبلیغاتی حایز اهمیت فراوانی است که باید به شکل نظام مند و با مطالعه انجام گیرد. (محمدیان، 1388)
متخصصان بازاریابی و تبلیغات چند روش عمده را برای تعیین بودجه برای تبلیغات مورد مطالعه قرار داده‎اند که در زیر آورده شده‎اند.
روش در حد استطاعت
روش درصدی از فروش
روش برابری با رقبا
روش رتبه بندی
روش هدف و انجام کار
دقت سه روش اول نسبتا پایین، دقت روش چهارم میانه، و دقت روش پنجم بالاست و توصیه می‎شود که جهت تخصیص بوجه برای تبلیغات بیشتر از این روش اخیر بهره گیری شود. (محمدیان، 1388)
2-2-3-3- پیام تبلیغپس از این که مشخص شد هدف از تبلیغی که قصد شروع آن را داریم چیست و با ارایه آن چه منظوری را دنبال می‎کنیم و بعد از این که تعیین کردیم چه مقدار بودجه برای تبلیغ در اختیار داریم و بودجه با تمام آن تفاصیلی که گفته شد تعیین گردید، نوبت به دو M دیگر یعنی پیام و رسانه می‎رسد. پیام و رسانه دو موضوع مجزای از هم نیستند و تصمیم گیری در مورد آن‎ها کاملا به یکدیگر وابسته است.
اولین قدم برای تهیه آگهی جمع آوری اطلاعات لازم برای نوشتن متن آگهی است. از این رو در این مرحله این سوال پیش می‎آید که چه نوع اطلاعاتی را نویسنده آگهی باید جستجو کند، پاسخ این سوال بستگی به نوع کالایی که آگهی می‎شود و همچنین نوع خود آگهی دارد. فرد معمولا باید ابتدا آگاهی یابد که این کالا چه عملی برای کسانی که می‎خرند انجام می‎دهد. او باید اطلاعاتی درباره کسانی که محصول را می‎خرند و یا امید می‎رود آن را مصرف‎کنند پیدا نماید. آیا آن‎ها بانوان هستند یا آقایان؟ آیا خانم‎های خانه دار هستند یا بانوان کارمند؟ کسانی که ممکن است مشتری شوند از طبقه ثروتمندان، متوسط و یا کسان که درآمد مختصر دارند، می‎باشند؟ چطور جنس را می‎خرند؟ به طور مرتب می‎خرند؟ به طور تصادفی می‎خرند؟ و یا بعد از فکر و نقشه می‎خرند؟ (محمدیان، 1388)
2-2-3-4- انتخاب رسانهرسانه‎های مختلف به دلیل تاثیرات منحصر به فردی که بر روی مخاطب می‎گذارد، واکنش‎های متفاوتی را نیز منجر می‎گردد. مهمترین تمایزی که بین انواع گوناگون رسانه می‎توانیم قایل شویم تمایز بین رسانه‎های پخشی (رادیو و تلویزیون) و رسانه‎های چاپی (روزنامه و مجله‎ها) است. برای انتقال نماد‎ها و تصورات، رسانه‎های پخشی نظیر رادیو و تلویزیون مناسب تر به نظر می‎رسد، اما در ارایه اطلاعات تفصیلی و دقیق این دو رسانه به اندازه رسانه‎های چاپی مناسب نیستند. بنابراین می‎توان این گونه نتیجه گیری کرد که برای ایجاد یک فضا و روحیه در مخاطب و یا به وجود آوردن یک احساس مثبت، تلویزیون اثربخش تر به نظر می‎رسد. این در حالی است که برای ارایه اطلاعات دقیق و تفصیلی تر، رسانه‎های چاپی مناسب تر است. (محمدیان، 1388)
مهمترین گام‎ها برای انتخاب رسانه عبارت است از:
تعیین سطح پوشش، فراوانی رویت پیام و نحوه تاثیر
انتخاب در میان انواع رسانه‎های مختلف عمده
انتخاب وسیله خاص ناقل پیام
تصمیم درباره زمان‎بندی رسانه
متاسفانه از آن جایی که ساخت بسیاری از تبلیغات تلویزیونی و رادیویی کشور ما زیر نظر متخصصان بازاریابی انجام نمی‎گیرد، از این رو استراتژی تبلیغات شرکت‎ها که در تمامی شرکت‎های معتبر دنیا در راستای استراتژی‎های بازاریابی شرکت است، در کشور ما هم جهت با استراتژی‎های بازاریابی نیست و در ساخت پیام‎های تبلیغاتی هیچ گونه توجهی به استراتژی بازاریابی شرکت نمی‎شود. این موضوع موجب ملال آور شدن تبلیغات و نیز مبهم و نارسا بودن بسیاری از آن‎ها شده‎است و بدیهی است که در برابر تعداد روزافزون یک چنین تبلیغاتی، واکنش مثبت و مناسب از سوی مخاطبان را نباید انتظار داشت. (محمدیان، 1388)
2-2-3-5- ارزیابی تبلیغاز آن جایی که این تحقیق در مبحث ارزیابی تبلیغات جای می‎گیرد، بهتر است این مبحث را به طور مفصل مورد بررسی قرار دهیم؛ از این رو، عنوانی مجزا برای این مبحث در نظر گرفته ایم که در ادامه به بررسی آن پرداخته ایم.
2-2-4- رسانه‎های (ابزار) تبلیغاتییک برنامه رسانه ای راهی است برای رساندن پیام به بازار. هدف اصلی این برنامه دستیابی به یک رسانه برای برقراری ارتباط با مشتری است و این ارتباط باید با کمترین هزینه و بیشترین اثربخشی صورت پذیرد. (Belch & Belch, 2002)
تبلیغات در واقع ارتباطی است بین مشتری (یا افراد جامعه) و تبلیغ‎کننده که نماینده معرفی کالا، خدمات، ایده و… است. برای ایجاد یک ارتباط، وجود رسانه یا کانال امری لازم است. در امر تبلیغات چاپی نیز تعدادی رسانه یا ابزار تبلیغات وجود دارد.
در این بخش مهمترین رسانه‎های تبلیغاتی را به طور اختصار توضیح می‎دهیم.
2-2-4-1- تلویزیونتبلیغات تلویزیونی امکان دست یابی به تعداد زیادی بیننده را برای ما فراهم می‎کند، همه افراد صرف نظر از سن، جنس، درآمد و ملیت به تلویزیون نگاه می‎کنند. طبق تحقیقات 270 میلیون نفر جمعیت در سال 2002 در آمریکا زندگی می‎کنند و حدود 7/106 میلیون تلویزیون در این کشور وجود داشته است.
مزایای تبلیغات تلویزیونی:
آفریننده و اثرگذاری؛ به خاطر وجود تصویر و صدا به طور همزمان در این رسانه می‎توان با ایجاد صحنه‎های عاطفی، عجیب، خانوادگی و… بر بینندگان اثرگذاری خوبی داشت.
پوشش بالا و هزینه‎های کارگر
جلب توجه زیاد
انعطاف پذیری
با این حال، تلویزیون دارای محدودیت‎هایی نیز هست:
هزینه‎های بالا
عدم امکان بخش‎بندی بازار
زودگذر بودن تبلیغات
درهم ریختگی
توجه کم بینندگان
بی اعتمادی و ارزیابی منفی از این رسانه. (اکبری، 1381)
2-2-4-2- رادیودومین رسانه تبلیغاتی رادیو است. رادیو، سال‎ها قبل از تلویزیون وارد عرصه شد و به امر خبر رسانی و سرگرمی پرداخت. رادیو در صنعت تبلیغات به عنوان یک رسانه زنده مانده و رشد کرده است و آن هم به خاطر مزایایی است که در ارسال پیام به مشتریان بالقوه در خود دارد. با این که این رسانه، محدودیت‎هایی در ذات خود دارد اما نقش مهمی در استراتژی تعیین ابزار تبلیغاتی ایفامی کند.
اگرچه برای مدت طولانی نیست که رادیو به عنوان یک رسانه پاسخ دهی مستقیم مورد توجه قرار گرفته است اما اخیرا توجه خاصی به رادیو به عنوان ابزار مستقیم بازاریابی شده‎است. رادیو می‎تواند به راحتی به بازار هدف خود دست یابد و در زمانی کوتاه به هدف‎های بالا برسد.
مزایای رادیو به عنوان یک رسانه تبلیغات:
هزینه‎های پایین و اثربخشی
انتخاب بازار هدف
انعطاف پذیری
اختیار ایجاد تصویر به ذهن مشتری سپرده می‎شود.
محدودیت‎های رادیو به عنوان یک رسانه تبلیغاتی:
خلاقیت پایین
جدا جدا بودن و چند پارگی؛ وجود چند موج مختلف مانند AM و FM
توان پایین ارایه اطلاعات
محدودیت در جلب توجه شنوندگان
بهم ریختگی. (Verhoef & others, 2007)
2-2-4-3- تبلیغات چاپیدستگاه چاپ یوهانس گوتنبرگ جامعه را به سوی ارتباط انبوه سوق داد. تبلیغات اکنون می‎توانست به صورت انبوه به جای تبلیغات دست نوشت تهیه شود. به خاطر این که تبلیغات به وسیله دستگاه چاپ می‎شد می‎توانست در دسترس افراد زیادی قرار گیرد و به این صورت کسب و کار‎ها به راحتی توانستند تبلیغ کنند.
به خاطر ساختار پیام‎های چاپی مردم اعتماد بیشتری نسبت به این پیام‎ها نسبت به دیگر انواع انتشار پیام دارند و توجه بیشتری به آن‎ها می‎کنند. رسانه‎های چاپی بیشتر مخاطبان انتخابی دارند. این تفاوت بین رسانه‎های چاپی و دیگر رسانه‎ها بسیار مهم است و در برنامه ریزی تبلیغات و رسانه از این ویژگی استفاده زیادی می‎شود.
عمده رسانه‎های چاپی عبارتند از روزنامه و مجله. پوستر و بروشور نیز دو رسانه دیگر هستند که از اهمیت کمتری برخوردارند. البته رسانه‎های دیگری نیز وجود دارند که به علت اهمیت کم آن‎ها نویسندگان کمتر از آن‎ها یاد کرده‎اند که ما هم از آن‎ها چشم پوشی می‎کنیم. در بخش بعد به بررسی کوتاه از انواع رسانه‎های چاپی می‎پردازیم. (Welles & Burnet, 2002)
2-2-4-4- روزنامهروزنامه را می‎توان اولین وسیله مورد استفاده برای تبلیغات بازرگانی به شمار آورد. این وسیله چه در ایران چه در خارج از کشور هنوز قسمت عمده‎ای از بودجه تبلیغاتی را به خود اختصاص داده است. طرح و متن آگهی‎های چاپی در گذشته با شیوه‎های ابتدایی و غیر جالب تهیه می‎شد، نخستین آگهی از این نوع در سال 1625 به وسیله صادر‎کننده عمده درباره قهوه و به دنبال آن درو آگهی مربوط به شکلات و چای به ترتیب در سال‎های 1657 و 1658 در روزنامه چاپ و منتشر گردید.
وظیفه سنتی روزنامه، خبر رسانی بود اما با توسعه این صنعت کم کم از همان سال‎های اول، تبلیغات وارد این رسانه عمومی شد. روزنامه دارای انواع مختلفی است. روزنامه‎های روزانه در تمام روز‎های هفته چاپ می‎شود و آن را می‎توان در شهر‎های بزرگ یا کوچک در هر کشوری به دست آورد. بیشتر مناطق بیش از یک روزنامه روزانه دارند. دومین نوع روزنامه، هفته نامه‎ها هستند. هفته نامه‎ها در اصل مربوط به شهر‎های کوچکی هستند که خبر‎ها و تبلیغات چاپ‎شده در آن‎ها به اندازه‎ای نیست که بتوان هر روز چند صفحه را پر کند. البته هفته نامه گاهی نیز به خاطر کمبود بودجه یا این که به خاطر فعالیت در صنعتی خاص، به صورت هفتگی چاپ می‎شود. روزنامه‎های ملی، سومین نوع از روزنامه‎ها هستند مانند USA Today که در آمریکا چاپ می‎شود. (facts about newspapers, 2002)
مزایا و محدودیت‎های روزنامه:
روزنامه به خاطر داشتن برخی از ویژگی‎ها به صورت یک رسانه همگانی در بازار‎های تبلیغات محلی و بین‎المللی در آمده است. این ویژگی‎ها عبارتند مشکل یادآوری دوباره تبلیغات در ذهن (به علت کیفیت پایین چاپ، کیفیت پایین کاغذ و گاهی سیاه سفید بودن تبلیغات، کمتر در ذهن افراد باقی می‎ماند)، عمر کوتاه آگهی، و عدم توانایی تفکیک بازار (با این که این رسانه می‎تواند تفکیک جغرافیایی را انجام دهد اما در تفکیک جمعیتی یا ویژگی دوره زندگی ناتوان است). (Belch & Belch, 2002)
2-2-4-5- مجلهدومین نوع رسانه‎های چاپی، مجله است، شباهت‎های زیادی بین روزنامه و مجله وجود دارد و حتی محل فروش و پخش آن‎ها نیز یکسان است اما در این بین تفاوت‎هایی نیز دیده می‎شود مثلا این که زمان انتشار آن‎ها با فاصله بوده و حداقل زمان چاپ بعدی یک هفته است. خصوصیت دیگر بعضی از مجلات (که البته در کشور ما وجود ندارد) این است که امکان دارد یک مجله خاص چندین چاپ داشته باشد (مثلا مجله Life آمریکا دارای 26 چاپ در سراسر دنیا است).
بیش از 80 درصد از خانواده‎های آمریکایی در مجلات اشتراک دارند یا آن‎ها را می‎خرند. بیش از نیمی از این افراد سالانه شش نوع مجله را خرید می‎کنند (The Magazine Handbook, 1999). مجله‎هایی مانند Elle و Cosmopolitan به وسیله صادرکنندگان اروپایی برای صادرات کالا استفاده می‎شود. استفاده جهانی از این رسانه صرفا به دلیل شیوه‎های استاندارد تبلیغات بر اساس حرکت به سوی دهکده جهانی است (Nelson & Paek, 2007).
مجلات را ممکن است از نظر ترتیب انتشار به هفتگی، دو هفته یکبار، ماهنامه، دو ماه یکبار، سه ماه یکبار یا فصلی و دو بار در سال طبقه‎بندی کرد. باید در نظر داشت که مجلات ماهانه و هفتگی از لحاظ تعداد به ترتیب مقام اول و دوم را داراست. (اربابی، 1350)
نقش مجلات و روزنامه در رسانه تبلیغاتی متفاوت از دیگر رسانه‎های جمعی است به خاطر این که این دو می‎توانند اطلاعات خود را در جایی که خواننده است ارایه کنند. روزنامه و مجله مانند رادیو و تلویزیون نیاز به تشکیلات زیربنایی جهت ارایه پیام خود ندارند. معمولا از این دو به عنوان رسانه‎های جمعی پر مخاطب یاد می‎شود (اربابی، 1350).
مزایا و محدودیت‎های مجله:
تعدادی از ویژگی‎های مجله باعث جالب شدن آن برای تبدیل به یک رسانه تبلیغاتی شده‎است. مهمترین ویژگی‎ها عبارتند از قابلیت تفکیک آن، کیفیت بالا، انعطاف پذیری، پرستیژ، تعداد بالای خوانندگان و خدمات بالایی ارایه‎شده بالای آنان به تبلیغ‎کننده. (Belch & Belch, 2002)
هر چند مجله دارای ویژگی‎های مثبت زیادی است اما دارای محدودیت‎هایی هم است که باید آن‎ها را مورد توجه قرار داد. این معایب عبارتند از رقابت بالای تبلیغات در مجله، و هزینه‎های بالای تبلیغات که به علت فاصله زمانی بین دو چاپ اتفاق می‎افتد، وقتی اطلاعات دیگری لازم است تا اطلاعات موجود در تبلیغ حاضر را کامل کند نمی‎توان از مجله استفاده کرد. (Belch & Belch, 2002)
2-2-4-6- بروشورباید هدف اصلی و دقیق بروشور و چگونگی استفاده از آن تعریف و مشخص شود. تعیین هدف به تعیین اندازه، طرح و چارچوب بروشور کمک می‎کند.
بروشور نباید مطالب یا تصاویر بسیار زیادی داشته باشد. در بروشور باید اطلاعاتی نظیر نقشه‎ها، آدرس‎ها، دفتر‎ها و مراکز ذخیره جا، شماره‎های تلفن و فاکس نیز گنجانده شده باشد. بروشور‎ها باید جامع، حاوی مطالب وزین و در عین حال شیوا باشد و سیمای کلی مقصد را منعکس کند.
تعداد و انواع بروشور‎ها به مقصد بستگی دارد؛ به عنوان مثال، ممکن است بروشور کلی، ورزشی و یا در مورد جاذبه‎های فرهنگی باشد. بروشور‎های جدا ممکن است برای بخش‎های خاصی نظیر شنا و غواصی یا پیاده روی تهیه شده باشد. بروشور ویژه را ممکن است یک تورگردان با یک خط هوایی به طور مشترک به منظور حمایت از یک برنامه‎ای ویژه تولید کنند. (اکبری، 1381)
2-2-4-7- پوسترپوستر‎ها ابزاری محبوب و موثر در عملیات تبلیغ و پیشبرد به شمار می‎روند. اگر پوستر‎ها مناسب باشند، نمایش داده خواهند شد. این پوستر‎ها باید سیمای عمومی مقصد را جذاب و جالب به تصویر درآورند. همچنین می‎توان به منظور جبران هزینه‎ها، پوستر‎ها را به عموم مردم فروخت. (اکبری، 1381)
2-2-4-8- تبلیغات محیطیتبلیغات محیطی شامل تبلیغات بیرون از خانه، تبلیغات ترانزیت، نوشته‎های در فضا یا آسمان () و بسیاری از رسانه‎ها است. در سال 2001، کل هزینه‎های تبلیغات محیطی برابر با 3/5 میلیارد دلار بوده است و توزیع آن بدین ترتیب بوده است که بیلبورد‎ها 60%، ترانزیت 17%، خیابان 17% و سایر تبلیغات بیرون از خانه 6% از کل تبلیغات محیطی را به خود اختصاص داده بودند.
2-2-4-8-1- تبلیغات فضای باز
تبلیغات فضای باز از دوران غارنشینی مورد استفاده قرار می‎گرفته است. در 5000 سال پیش مصریان و یونانیان از این نوع تبلیغات استفاده می‎کرده‎اند. این نوع تبلیغات یکی از پر استفاده ترین نوع تبلیغات است و افرادی که در شهر‎ها یا در خارج از شهر‎ها زندگی می‎کنند به طور مکرر با این نوع تبلیغات مواجه می‎شوند. تبلیغات فضای باز دارای مزایا و معایبی هستند که در ادامه می‎آوریم.
مزایای تبلیغات فضای باز:
پوشش بالای بازار‎های هدف
به طور مکرر در دید مشتریان قرار می‎گیرد
انعطاف پذیری جغرافیایی
خلاقیت
توانایی ایجاد آگاهی
بازده بالا
تاثیرگذاری بالا
تکنولوژی جدید این امکان را به ما می‎دهد که هر چند دقیقه یکبار آگهی را در دید مشتریان قرار دهیم (بیلبورد‎ها و تابلو‎های متحرک).
محدودیت‎های تبلیغات فضای باز:
توانایی محدود در پیام رسانی
مشکلات مربوط به تصویر
هزینه‎های بالا
اندازه‎گیری نتیجه کار مشکل است
برداشت مشتریان مختلف، متفاوت است. (اکبری، 1381)
2-2-4-8-2- تبلیغات در محل خریدتبلیغات در نقطه خرید در ابتدا به خاطر ماهیت منطقه‎ای و خرد آن، رابطه ضعیفی با تبلیغات به معنای اعم آن داشت. تبلیغات در نقطه خرید طی سال‎های اخیر رشد یکنواختی را تجربه کرد و این امر مرهون تلاش‎های انجمن تجاری بین‎المللی تبلیغات در نقطه خرید بود. عامل دیگری که در افزایش گرایش به تبلیغات در نقطه خرید نقش داشت، تفکیک فزاینده رسانه‎های معطوف به مخاطب گسترده بود. البته این فرایند از مدت‎ها پیش قابل پیش‎بینی بود و به اتخاذ شیوه‎های مستقیم بازاریابی انجامید و در عین حال باعث شد تا از میانه دهه 1990 رسانه‎های دیگری نیز در کانون توجهات قرار بگیرند. (Advertising journal.com, 1384)
علاقه به تبلیغات در نقطه خرید به خاطر توجه خاص POPAI است که بیان داشته دو سوم تصمیم خرید مشتریان در محل خرید اتفاق می‎افتد. (Kalish, 1988)
2-2-4-9- تبلیغات اینترنتیاز آن جایی که موضوع اصلی این پژوهش، تبلیغات اینترنتی می‎باشد و نیاز به بیان و بررسی مطالب قابل ملاحظه‎ای می‎باشد، این مبحث را در بخش بعدی با عنوانی مجزا بررسی خواهیم کرد.
2-2-5- تبلیغات و اینترنت

*21

2108200-492125
پایاننامه کارشناسی ارشد
دانشکده شیمی
گروه شیمی فیزیک
بررسی اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی پلیتیوفن با استفاده از روشهای آغازین و نظریه تابع چگالی
دانشجو:
منیره خرمی
استاد راهنما:
دکتر حسین نیکوفرد
استاد مشاور:
دکتر زهرا کلانتر
پایان نامه ارشد جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد
شهریور 1389
تقدیر و تشکر
خدای یکتا را سپاسگزارم که در دو سال اخیر، فرصت شاگردی در کلاس علم و ادب استادان فرهیختهای را داشتهام. به ویژه از استاد بزرگوارم جناب آقای دکتر نیکوفرد تشکر میکنم که بی شک بدون وجود کمک و راهنمایی ایشان که در تمامی مراحل پایاننامه حامی و راهنمای صبور من بودند، اتمام پروژه امکانپذیر نبود.همچنین لازم میدانم از استاد مشاورم سرکار خانم دکتر کلانتر که پیشبرد این پایاننامه مدیون همکاری این عزیز بوده است، کمال تشکر را داشته باشم. از خداوند متعال برای کلیه کسانی که مرا در انجام این پایاننامه یاری نمودند موفقیت و سربلندی همراه با آرامش در تمام مراحل زندگی خواستارم.
چکیده
امروزه پلیمرها با قابلیتهای فراوان و کاربرد گستردهای که دارند بسیاری از جنبههای زندگی ما را پوشش دادهاند. يك دسته از اين مواد، پلیمرهای رسانا هستند. در دهههای اخیر تحقیقات وسیعی در کشف قابلیتهای جدید این پلیمرها، بهینه کردن خواص و کاربردهای نوین آنها صورت گرفته است. در این پایاننامه به پلیتیوفن که یکی از پلیمرهای رساناست توجه کردهایم و اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی این پلیمر بررسی شده است. بررسیهای خود را با استفاده از روشهای آغازین و نظریه تابعی چگالی انجام دادهایم. ساختار كليه مونومرها و اليگومرهاي مورد مطالعه توسط مجموعه پایه 6 -31G** بهينه گرديد. نتایج محاسبات روی مونومرها نشان داده است که با اتصال آلکیل به تیوفن، طول پیوندها تغییر میکند اما با افزایش طول استخلاف آلکیل تغییری در هندسه مولکول ایجاد نمیشود. همچنین در اثر استخلاف تساوی بار در موقعیتهای α و ´α و همچنین β و ´β حلقه مونومر از بین میرود و چگالی بار در موقعیتهای نزدیک به استخلاف کاهش و در موقعیتهای دورتر افزایش مییابد. بررسی شکاف انرژی در مونومرها نشان داده است که با اتصال گروه آلکیل به تیوفن، شکاف انرژی کوچک میشود و با افزایش طول استخلاف این شکاف کوچکتر میشود اما برای آلکیلهای بزرگتر از پروپیل تغییر چندانی در شکاف انرژی به وجود نمیآید. لذا استخلافهای متیل، اتیل و پروپیل براي بررسي اليگومرها انتخاب شدهاند. ما با مطالعاتی که روی ساختار الیگومرهای 3- آلکیل تیوفن انجام دادهایم، پیکربندی HT – HT را برای محاسبات اليگومرها انتخاب کردیم. محاسبات انجام گرفته روی الیگومرهای خنثی و رادیکال کاتیون نشان داد که الیگومرهای رادیکال کاتیون ویژگیهای بسیار بهتری دارند. سیستم مزدوج در آنها همگن است و پیچش ندارد که این لازمه رسانایی در یک پلیمر مزدوج است. همچنین مطالعات روی شکاف انرژی نشان داد که با افزایش طول زنجیر اليگومر شکاف کوچکتر میشود. بررسي نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه با وجود اختلافاتی که در روند شکاف انرژی در الیگومرهای کوچکتر ديده ميشود با بزرگتر شدن طول زنجير پليمري و سيستم مزدوج، این تفاوتها کمتر میشود و به نظر میرسد برای الیگومر هاي طويلتر نوع استخلاف آلكيل اثر چندانی بر شکاف انرژی ندارد. همچنین مطالعات روی پتانسیل یونش اليگومرهاي 3- آلكيل تيوفن نشان از کاهش پتانسیل یونش با افزایش طول زنجیر دارد.
کلمات کلیدی: پلیمرهای رسانا، آلکیلتیوفن، اثرات استخلاف، روشهای آغازین، نظریه تابعی چگالی، خواص الكتروني
مقالات مستخرج از پایاننامه
A theoretical investigation structure and electronic characteristics of the thiophene and 3-propyle thiophene oligomers
(سیزدهمین سمینار شیمی فیزیک ایران، دانشگاه شیراز و دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، فروردین89)
Ab initio and DFT study of alkyle substituent effects on the electronic and structural properties of thiophene derivatives
(سیزدهمین سمینار شیمی فیزیک ایران، دانشگاه شیراز و دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، فروردین89)
A theoretical investigation structure and electronic characteristics of 3- propyle thiophene oligomers
(همایش ملی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا، اردیبهشت 89)
DFT study of electronic properties of β- alkyl thiophene oligomers
(هفدهمین سمینار شیمی آلی ایران، دانشگاه مازندران، بابلسر، مهر 89)
فهرست مطالب
فصل اول : مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………. 1
فصل دوم : پليمرهاي رسانا
2-1-تعريف ……………………………………………………………………………………………………………………………………………5
2-2-تاريخچه ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6
2-3-تقويت پليمرهاي رسانا ……………………………………………………………………………………………………………….. 8
2 -3-1- مفهوم تقویت ……………………………………………………………………………………………………………………. 8
2-3-2- ماهیت مواد تقویت کننده …………………………………………………………………………………………………. 9
2-3-3- تقویت شیمیایی ………………………………………………………………………………………………………………… 9
2-3-4- تقویت الکتروشیمیایی ……………………………………………………………………………………………………. 11
2-3-5- برگشت پذیری ………………………………………………………………………………………………………………….11
2-4-روشهاي تهیه پلیمرهای رسانا…………………………………………………………………………………………………. 12
2-4-1- پلیمر شدن شیمیایی ……………………………………………………………………………………………………… 12
2-4-2- پلیمر شدن الکتروشیمیایی ………………………………………………………………………………………………13
2-5 رسانایی پلیمرهای رسانا ……………………………………………………………………………………………………………. 14
2-5-1- نظریه نوار ………………………………………………………………………………………………………………………… 16
2-5-2- مکانیزم رسانایی پلیمرهای رسانا ……………………………………………………………………………………. 19
2-6-كاربردها ………………………………………………………………………………………………………………………………………20
2-6-1- باتریهای با قابلیت شارژ مجدد ……………………………………………………………………………………… 21
2-6-2- وسایل الکتروکرومیک …………………………………………………………………………………………………….. 21
2-6-3- کاربردهای پزشکی ………………………………………………………………………………………………………….. 21
2-6-4-حسگرها ……………………………………………………………………………………………………………………………. 21
2-6-5- الکترودهای پلیمری ………………………………………………………………………………………………………… 21
2-6-6- انواع مواد هوشمند ………………………………………………………………………………………………………….. 22
2-7-معايب ومزايا ……………………………………………………………………………………………………………………………….22
فصل سوم : پلي(آلکیلتيوفن)
3-1-تيوفن ………………………………………………………………………………………………………………………………………….24
3-2-پليتيوفن …………………………………………………………………………………………………………………………………….25
3-3- پیکربندی پلیآلکیلتیوفنها …………………………………………………………………………………………………… 25
3-4-مكانيزم الكتروپليمر شدن …………………………………………………………………………………………………………..27
3-4-1- روش شیمیایی ………………………………………………………………………………………………………………….27
3-4-1-1- روش مککالو………………………………………………………………………………………………………………. 28
3-4-1-2- روش ریک……………………………………………………………………………………………………………………..28
3-4-1-3- روش پلیمر شدن اکسایشی ……………………………………………………………………………………….. 29
3-4-2- روش الکتروشیمیایی ………………………………………………………………………………………………………..30
3-4- 2- 1- مکانیزم الکتروپلیمر شدن …………………………………………………………………………………….. 31
3- 4- 2- 2- اثر عوامل مختلف بر الکتروپلیمرشدن تیوفن ……………………………………………………….33
فصل چهارم: روشهای محاسباتی
4-1 –شیمی محاسباتی ……………………………………………………………………………………………………………………. 36
4-2-روشهای آغازین ………………………………………………………………………………………………………………………. 37
تقریب بورن اوپنهایمر ……………………………………………………………………………………………………………………….. 37
تقریب LCAO …………………………………………………………………………………………………………………………………..38
تقریب هارتری – فاک ……………………………………………………………………………………………………………………….. 38
روش میدان خود سازگار ………………………………………………………………………………………………………………….. 38
برهمکنش آرایشی ……………………………………………………………………………………………………………………………. 40
افزودن توابع قطبش پذیر ………………………………………………………………………………………………………………….. 49
افزودن توابع پخشی …………………………………………………………………………………………………………………………… 50
4–3 نظریه تابعی چگالی …………………………………………………………………………………………………………………. 41
4-4-مجموعه پایه …………………………………………………………………………………………………………………………….. 45
4-5- نرمافزارها …………………………………………………………………………………………………………………………………. 50
4-5-1- هایپرکم …………………………………………………………………………………………………………………………… 51
4-5-2- گوسویو ………………………………………………………………………………………………………………………….. 51
4-5-3- گوسین ………………………………………………………………………………………………………………………………52
فصل پنجم : محاسبات و نتايج
5-1-بهينه سازي هندسه مولکولها …………………………………………………………………………………………………. 54
5-2-محاسبات مونومرها …………………………………………………………………………………………………………………… 56
5-3- محاسبات الیگومرها …………………………………………………………………………………………………………………. 60
5-3-1- محاسبات ساختاری………………………………………………………………………………………………………..62
5-3-2- محاسبات چگالی بار الکتریکی و چگالی اسپین ………………………………………………………………69
5-3-3- محاسبات الکترونی ……………………………………………………………………………………………………………70
فصل ششم: بحث و نتیجهگیری
6-1- بررسی مونومرها ………………………………………………………………………………………………………………………. 74
6-2-بررسی الیگومرها ………………………………………………………………………………………………………………………. 81
6-2-1- آنالیز ساختاری…………………………………………………………………………………………………………………..83
6-2-2- توزیع بار و چگالی اسپین…………………………………………………………………………………………………..90
6-2-3- خواص الکترونی………………………………………………………………………………………………………………….93
آیندهنگری ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 99
منابع …………………………………………………………………………………………………………………………………………………101
فهرست شکلها
(2-1) الف: سيس-پلياستيلن، ب: ترانس- پلياستيلن ………………………………………………………………………..7
(2-2) اثر غلظت تقويت کننده بر رسانایی پلیمر ……………………………………………………………………………….11
(2-3) مقايسه رسانايي مواد مختلف …………………………………………………………………………………………………..15
(2-4)رسانايي پليمرهاي رساناي مختلف با مس مقايسه شده است ………………………………………………… 16
(2-5) نوارهاي انرژي در رساناها، نيمهرساناها و نارساناها ……………………………………………………………….. 17
(2-6) تغييرات زنجير پليمر در اثر تقويت ………………………………………………………………………………………….18
(2-7) در اثر تقويت شكاف نواري باريكتر ميشود ……………………………………………………………………………19
(2-8) ايجاد نوارهاي حد واسط در شكاف نواري پليمرها ………………………………………………………………… 20
(3-1) انواع دیمرهای احتمالی ………………………………………………………………………………………………………….. 26
(3-2) انواع آرایش تریمرها در تشکیل تری(آلکیلتیوفن)………………………………………………………………. 26
(3-3) مکانیزم تولید پلی(آلکیلتیوفن)……………………………………………………………………………………………….28
(3-4) مکانیزم تولید پلی(آلکیلتیوفن) ………………………………………………………………………………………………29
(3-5)مکانیزم روش پلیمر شدن اکسایشی در تولید پلی(آلکیلتیوفن) …………………………………………… 30
(5-1) نمایش و نامگذاری ایزومرهای 3- بوتیلتیوفن ……………………………………………………………………….54
(5-2) نمایش نامگذاری 3-آلکیلتیوفن ……………………………………………………………………………………………..56
(5-3) نامگذاری شده هگزا آلکیلتیوفن ……………………………………………………………………………………………..62
(5-4) نامگذاری پیوندهای تریمر 3-آلکیلتیوفن………………………………………………………………………………..67
(6-1) نمایش طول پیوندهای استخلاف حلقه (R48) در مونومرهای3- آلکیلتیوفن در سطحB3LYP/6-31G** ……………………………………………………………………………………………………………………75
(6-2) نمایش تغییرات بار الکتریکی در موقعیت اتم (´α) C3 و اتم (α) C2 رادیکال کاتیون مونومرهای 3- آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G**. ………………………………………………………………………………..77
(6-3) نمایش شکاف نواری مونومرهای 3-آلکیل تیوفن در سطح HF/6-31G**…………………………78
(6-4) نمایش تغییرات پتانسیل یونش مونومرهای 3-آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G**…79
(6-5) ساختار تریمر 3 – متیل تیوفن (الف) رادیکال کاتیون (ب) الیگومر خنثی……………………………81
(6-6) اندازه طول پیوندهای مزدوج در دیمرهای تیوفن، 3- متیلتیوفن، 3 – اتیلتیوفن و 3- پروپیلتیوفن………………………………………………………………………………………………………………………………………….84
(6-7) اندازه طول پیوندهای مزدوج در تریمرهای تیوفن ، 3- متیلتیوفن، 3 – اتیلتیوفن، و 3- پروپیلتیوفن………………………………………………………………………………………………………………………………………….85
(6-8) اندازه طول پیوندهای مزدوج در تترامرهای تیوفن، 3- متیلتیوفن،3 – اتیلتیوفن، و 3- پروپیلتیوفن………………………………………………………………………………………………………………………………………….86
(6-9) اندازه طول پیوندهای مزدوج در پنتامرهای تیوفن ،3- متیلتیوفن، 3 – اتیلتیوفن و 3 – پروپیلتیوفن………………………………………………………………………………………………………………………………………….87
(6-10 ) اندازه طول پیوندهای مزدوج در هگزامرهای تیوفن ، 3- متیلتیوفن،3 – اتیلتیوفن و 3 – پروپیلتیوفن………………………………………………………………………………………………………………………………………….89
(6- 11) نمایش تغییرات بار الکتریکی اتم C1 بر اساس افزایش طول زنجیر در الیگومرهای3 – آلکیل تیوفن ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………92
(6-12) نمایش تغییرات شکاف نواری الیگومرها برحسب افزایش طول زنجیر الیگومر در سطح B3LYP/6-31G** ……………………………………………………………………………………………………………………………96
(6-13) نمایش تغییرات IP الیگومرهای 3- آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G** ……………..98
فهرست جداول
(4-1) نام، نوع و مخفف تعدادی از روشهای نظریه تابعی چگالی……………………………………………………..45
(5-1) مقایسه خواص ایزومرهای بوتیلتیوفن……………………………………………………………………………………..55
(5-2) مقایسه خواص ایزومرهای بوتیلتیوفن …………………………………………………………………………………..55
(5-3) برخی از پارامترهای ساختاری مونومرها در سطحB3LYP/6-31G** ……………………………….. 57
جدول 5-4- بار الکتربکی (چگالی اسپین) 3- آلکیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**. ……….. 58
(5-5) انرژیهای اوربیتالی و شکاف نواری در سطح B3LYP/6-31G** ……………………………………… 59
(5-6) محاسبه انرژی الکترونی 3- آلکیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ……………………………..60
(5-7) محاسبه انرژیهای الکترونی سه ساختار متفاوت دیمرهای 3- متیلتیوفن……………………………61
(5- 8) انرژیهای الکترونی دو ساختار متفاوت تریمرهای- آلکیلتیوفن……………………………………………61
(5-9) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگوتیوفنها در سطحB3LYP/6-31G**………………..63
(5-10) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………64
(5-12) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …..65
(5-13) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ..66
(5-14) مقادیر زوایای دووجهی در الیگوتیوفنها در سطح B3LYP/6-31** ………………………………….67
(5-15) مقادیر زوایای دووجهی در الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31**…………………………68
(5-16) مقادیر زوایای دووجهی در الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31** …………………………..68
(5-16) مقادیر زوایای دووجهی در الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31** ………………………68
(5-17)مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو تیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ………………69
(5-18) مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو متیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …….69
(5-19) مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو اتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ………70
(5-20) مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو پروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…..70
(5-21) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو تیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ……………………………71
(5-22) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو متیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ……………………71
(5-23) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو اتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …………………….71
(5-24) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو پروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**………………….72
(5-25) انرژی الکترونی الیگوتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…………………………………………………72
(5-26) انرژی الکترونی الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…………………………………………72
(5-27) انرژی الکترونی الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …………………………………………73
(5-28) انرژی الکترونی الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**……………………………………….73
(6-1) مقایسه شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای مونومرهای 3- آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G**……………………………………………………………………………………………………………………………..77
(6-2) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگوتیوفنها در سطحB3LYP/6-31G** ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………94
(6-3) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**………………………………………………………………………………………………………………………………………………….94
(6-4) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**………………………………………………………………………………………………………………………………………………….95
(6-5) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**
فصل اول
مقدمه

پليمرها مولكولهاي بزرگي هستند كه از واحدهاي تكراري ساده تشكيل شدهاند. اين نام از يك نام يوناني به نام پلي كه به معني چند تا و مر كه به معني قسمت مي باشد مشتق شده است. ماكرومولكول مترادف با پليمر مي باشد پليمرها از مولكولهاي سادهاي به نام مونومر به معني قسمت واحد ساخته شدهاند. اگر تعداد كمي از مونومرها به هم متصل شوند پليمري با وزن مولكولی كم حاصل شده كه اليگومر (كلمه يوناني oligos يعني كم) ناميده مي شود‌ [1].
پليمرها انواع زياد و كاربردهاي بسيار گستردهاي دارند و بسياري از جنبه هاي زندگي ما را پوشش دادهاند. از اين رو علم پليمر به صورت يك علم جذاب درآمده است و محققان فراواني در سرتاسر جهان در مورد روشهاي توليد سادهتر اقتصاديتر و توليد پليمرهاي جديدتر با خواص بهتر و كاربردهاي به روزتر و بهينهتر در تلاش هستند. دستهاي از اين گروه مواد، پليمرهاي مزدوج هستند. يك پليمر مزدوج در زنجير خود پيوندهاي يگانه و دوگانه متناوب دارد و در حقيقت از يك مونومر غيراشباع پديد آمده است. تا حدود 40 سال پيش كسي تصور نميكرد كه يك پليمر يا پلاستيك بتواند رساناي جريان الكتريسته باشد و اساساً پليمرها جزء مواد نارسانا يا عايق اند و حتي به عنوان پوشش هاي عايق الکتریکی كاربرد دارند. اما از اوايل دههی هفتاد ميلادي كه پليمرهاي مزدوج توليد شدند، اين تصورات تغيير كرد. پليمرهاي مزدوج ميتوانند رسانا باشند و الكترونها را در طول زنجير خود جا به جا كنند. اين كشف شگفت انگيز شاخه جديدي را در دانش پليمر به نام پليمرهاي رساناي الكتريكي ايجاد كرده است كه توجه دانشمندان زيادي را به خود جلب كرده است.
اگر چه رسانايي پليمرهاي مزدوج در حد فلزاتي چون نقره، مس و حتي آهن نيست، اما تلفيقي از خواص فلزي (رسانايي) و پليمري، اين مواد را هم از فلزات و هم از پليمرها متمايز و ممتاز كرده است. در حقيقت هر چند اين مواد به عنوان پليمرهاي رسانا شناخته ميشوند اما تنها خاصيت رسانايي آنها نيست كه آنها را مورد توجه قرار داده است. به عنوان مثال گفته ميشود كه هزينه محافظت از خوردگي پل گلدن گيت در سانفرانسيسكو سالانه 27 ميليارد دلار است. چنين هزينههاي گزافي توجه به روشهاي نوين، کمهزينه و كارآمدتر به جاي روشهاي سنتي محافظت از خوردگي را بیشتر كرده است. يكي از اين روشها پوشش دهي فولاد با پلي مرهاي رسانا براي بهبود مقاومت به خوردگي است[2]. پليمرهاي مزدوج مجموعهاي از خواص الكتريكي، خصوصيات پليمري نظير انعطاف پذيري، چگالي كم، بهبود پذيري آسان ساختار و خواص نوري و ديگر ويژگيهاي جالب توجه را دارا هستند[3]. چنين ويژگيهايي است كه محققان را بر آن داشته است كه در جهت رفع برخي عيوب اين مواد نظير حلاليت كم و… و يا بهبود خواص مفيد آنها تلاش گستردهاي انجام دهند. امروزه به دلیل آن که پليمرهاي مزدوج رسانايي قابل ملاحظهاي دارند به آنها فلزات آلي يا فلزات سنتزي گفته ميشود و نقش آنها در صنايع، پزشكي و ساير امور زندگي غير قابل انكار است. اهميت اين مواد تا اندازهاي است كه به آنها مواد قرن بيست و يكم گفته ميشود[4].
پلياستيلن اولين پليمر مزدوجي بود كه رسانايي آن مورد توجه قرار گرفت و تحقيقات درباره آن آغاز شد. پژوهشهايي كه در مورد اين پليمر صورت گرفت نشان داد كه سنتز آن به شكل فيلم پليمري و همچنين تقويت آن با عوامل اكسنده و كاهندهاي چون هالوژنها و تركيباتي مثل FeCl3 I2 , تاثير بسيار زيادي بر افزايش رسانايي اين پليمر دارد. در واقع اين مطلب مشخص گردید كه رسانايي پليمرهاي رسانا ثابت نيست و بسته به شرايط سنتزی و نوع تقويتي كه روي آنها انجام ميگيرد ميتواند متغير باشد. اين رسانايي متغير گستره وسيعي از رسانايي شامل نيمه رساناها تا محدوده فلزاتي مثل مس و آهن را دربر ميگيرد كه امتياز ديگري براي اين دسته از مواد است. پلياستيلن سادهترين پليمر رساناست كه شامل يك زنجير كربني با پيوندهاي يگانه و دوگانه يك در ميان است. بررسيهاي انجام شده روي اين پليمر نشان داده است كه پلي استيلن به رطوبت و هوا حساس است. تلاش براي رفع اين نقص، پژوهشگران را به پلیمرهاي مزدوجي رسانده است كه شامل هترواتمها هستند. همچنین پليپيرول، پليفوران، پليتيوفن و پليآنيلين از اين گروهاند. كاربرد پليهتروسيكل ها از پلياستيلن به عنوان اولين پليمر رسانا فزوني گرفته است. هتروسيكل ها از دو موقعيت خود در حلقه (α و ´α) میتوانند به پليمر تبدیل شوند و موقعيت هاي ديگر (β و ´β) خالي مي ماند. قرار گرفتن استخلاف در برخی موقعيتهاي هتروسيكلها مي تواند هم بر رسانايي آنها موثر باشد و هم بر ساير خواص از جمله حلاليت، استحكام، خواص مكانيكي، خواص نوري و… تاثیر بگذارند زيرا استخلافهاي آلي از لحاظ الكترون دهنده و الكترون كشنده بودن و قدرت و ضعف اين خاصيت متفاوتاند.
اين پديده دريچه جديدي را براي فعاليتها و پژوهشهاي دانشمندان در زمينه پليمرهاي مزدوج باز كرده است؛ فعاليتهايي كه همچنان ادامه دارد. امروزه اثر استخلافهاي گوناگون بر خواص پليمرهاي مزدوج، اثر حلال، اثر نوع و ميزان تقويت كنندهها، روشهاي سنتزي متفاوت، تاثير گونههاي مسدود كننده زنجير پليمري بر پليمرهاي رسانا، زمينهساز تحقيقات وسيع در اين علم شده است.
اين پايان نامه با هدف بررسي اثر استخلاف آلكيل بر ويژگيهاي پلي تيوفن به عنوان يكي از مهمترين و پر كاربردترين پليمرهاي رسانا طراحي شده است. اين پايان نامه يك پژوهش نظري بر روي خواص ساختاري، الكتريكي و الكتروني پلي(3-آلكيل تيوفن) از ديدگاه شيمي كوانتومي است.
ما در این پایاننامه پس از مقدمه اي كه در فصل اول ارائه میشود؛ در فصل دوم به بررسي انواع پليمرهاي رسانا، تاريخچه، تقويت، روشهاي توليد، رسانايي و كاربردها و مزايا و معايب اين مواد مي پردازیم. در فصل سوم بحث اختصاصيتري در مورد پليتيوفن و پلي(آلكيل تيوفن) ويژگيها، پيكربندي و مكانيزم الكترو پليمر شدن و ساير مباحث مربوط به اين ماده بيان خواهد شد. در فصل چهارم با توجه به اينكه روشهاي مكانيك كوانتومي براي تحقيقات عملي اين پروژه به كار گرفته شده است توضيح مختصري در باره روشهاي آغازين و نظريه تابع چگالي، دو روش به كار گرفته شده در محاسبات ارائه ميگردد. فصل پنجم شامل محاسبات بهينهسازي ساختار و خواص مولكولهاي مورد مطالعه است. در فصل ششم به بحث و تحليل نتايج بدست آمده، جمع بندي نهايي و راهبردهاي آينده در مورد پلي(3- آلكيل تيوفن ها) مي پردازیم.
فصل دوم
پلیمرهای رسانا
2-1-تعريف
پليمرهاي رسانا به چهار دسته تقسيمبندي ميشوند كه عبارتند از: پليمرهاي مركب، پليمرهاي رساناي يوني، پليمرهاي اكسايشي و كاهشي، پليمرهاي رساناي الکتریکی.
پليمرهاي مركب
در اين دسته از مواد، يك ماده زمينه غیررسانا توسط يك مادهی رسانا نظیر يك فلز و يا كربن به اشكال مختلف آن مثل پودر، پولك، الياف و… به منظور افزايش رسانايي پر ميشود. شرط رسانايي در اين پليمرها يكنواختي و تماس مواد رسانا با يكديگر در كل زمينهی نارسانا است. از اين پليمرها به عنوان پوششهاي ضد بار ساكن و جايگزين لحيم در خودروها و… استفاده ميشود.
پليمرهاي رساناي يوني
اين پليمرها از نوع پليمرهاي آلي هستند كه در آنها بار الكتريكي توسط يونها منتقل ميشود. پلي(اتيلناكسايد) مثالي از اين دسته پليمرهاست. اين پليمرها در صنعت باتري اهميت دارند.
پليمرهاي اكسايشي و كاهشي
اين پليمرها داراي مراكز فعال الكتريكي ثابت (مراكز اكسنده و كاهنده) هستند و با اينكه اين مراكز با يكديگر در تماس نيستند، الكترونها را با مكانيزم پرش انتقال ميدهند.
پليمرهاي رساناي الكتريكي
اين گروه داراي پيوندهاي يگانه و دوگانه متناوب هستند. اين پيوندهاي متناوب يك شبكه π وسيع و گسترده تشكيل ميدهند. جابهجايي الكترون در اين شبكه π منبع رسانايي است. در پليمرهاي رساناي الكتريكي، رسانايي در يك زنجير پليمري بر اساس ماهيت مزدوج مولكولهاي پليمر و در نتيجه تحرك الكترونهاي π است، در حاليكه در پليمرهاي اكسايشي و كاهشي، اين رسانایي بر اساس مراكز اكسنده و كاهنده ثابت است[5].در بين پليمرهاي رساناي فوقالذکر، دسته چهارم خواص بهتر و كاربردهاي بيشتري دارند و تحقيقات وسيعتري به منظور بهينهسازي خواص وكاربردهاي آنها در مراكز علمي و پژوهشي سراسر جهان صورت گرفته است. در اين تحقيق، منظور از پليمرهاي رسانا، پليمرهاي رساناي الكتريكي يا پليمرهاي مزدوج است.
2-2- تاريخچه
تاريخچهی پليمرهاي رساناي الكتريكي به سال 1862 باز ميگردد. در آن سال لدبای در كالج بيمارستان لندن با اكسايش آندي آنيلين در اسيد سولفوريك ماده رسانايي بدست آورد كه شايد پليآنيلين بوده است. در اوايل دهه 1870، مشخص شد كه پليمر غير آلي قابل انفجار پلينيتريدگوگرد ((SN)x) در دماهاي بسيار پايين Tc = 0.26˚ K يك ابر رساناست. اما مادهاي كه باعث تحقيقات فراوان در اين زمينه شد، پلياستيلن است. در سال 1958 ناتا و همكارانش از پليمر كردن استيلن در هگزان با استفاده از كاتاليزورEt3Al/Ti(Opr)4 (نوعی كاتاليزور زيگلر ناتا ) يك پودر سياه رنگ به شدت بلوري و با ساختار منظم، حساس به هوا، غير قابل ذوب و نامحلول بدست آوردند؛ اين ماده پلي استيلن بود[6].
اين پودر سياه رنگ كه فناوری مناسبي براي بهرهبرداري از آن وجود نداشت به فراموشي سپرده شد. در اوايل دهه 1970 ميلادي شيراكاوا دانشمند ژاپني پلياستيلن را به صورت يك فيلم سياهرنگ بدست آورد. اما آنچه امروزه به عنوان پليمر رسانا شناخته ميشود در اثر يك اتفاق ساده به وجود آمد. ايتو يكي از دانشجويان شيراكاوا در انستيتو تكنولوژي توكيو وقتي ميخواست پلياستيلن تهيه كند در اثر يك اشتباه مقدار كاتاليزور را خيلي بيشتر از حد معمول استفاده كرد و علاوه بر اين فراموش كرد كه مخلوط را هم بزند. در نتيجه پلياستيلن به صورت يك فيلم مسي رنگ به دست آمد. اين فيلم مسي سيس پلياستيلن بود و رسانايي در حدود Sm -1 8-10- 7-10 داشت. شيراكاوا بعداً ترانس- پلياستيلن را به صورت يك فيلم نقرهاي رنگ با رسانايي در حدودSm-1 2- 10- 3-10 بدست آورد[7].

الف

ب
شكل 2-1-الف سيس-پلياستيلن ، ب: ترانس –پلياستيلن[8].
در سال 1975 هيگر و مك دايارميد كه در حال مطالعه خواص فلزي يك پليمر غير آلي كووالانس يعني (SN)x بودند، شيراكاوا را در توكيو ملاقات كردند و با يكديگر در دانشگاه پنسيلوانيا روي پليمر كردن استيلن كار كردند و به اصلاح ترانس- پلياستيلن توسط اكسايش با يد پرداختند. نتيجه اين بود كه رسانايي به Sm-1 3000 براي ايزومر ترانس- پلياستيلن و 107 برابر پلياستيلن اوليه رسيد. رسانايي ايزومر سيس- پلياستيلن نيز پس از تقويت با AsF5حدود 1011 برابر افزايش يافت. اين رسانايي قابل ملاحظه كه توسط هيگر و مكدايارميد و شيراكاوا بدست آمد، زمينه تحقيقات گستردهاي در زمينه پلاستيكهاي رسانا شد[8].
در سال 2000 جايزه نوبل شيمي به پروفسور هيدكي شيراكاوا از دانشگاه تسوكوبا، پروفسور الان جي هيگر از دانشگاه كاليفرنيا و الان جي مك دايارميد از دانشگاه پنسيلوانيا به خاطر كشف و توسعه پليمرهاي رساناي الكتريكي اعطا شد[8].
از اوايل دهه 80 پليمرهاي ديگري شامل پليپيرول، پليتيوفن و پليآنيلين مورد مطالعه قرار گرفتند. با اين حال پلياستيلن، پليمري رسانا با بيشترين درجه بلوري باقي ماند اما به دليل سهولت اكسايش در هوا و حساسيت به رطوبت كاربرد تجاري نيافت. گرچه رسانايي پلیمرهای رسانا نسبتاً كم و در حدود Sm-1 104 است، ليكن اين ميزان رسانايي براي بسياري از كاربردهاي عملي كافي است[5]. امروزه تحقيقات در اين زمينه و استفاده از مواد تقويت كننده جديد، استفاده از چندين مونومر و تهيه كوپليمر و دستيابي به خواص بهينه الكتريكي و مكانيكي همچنان ادامه دارد.
2-3-تقويت پليمرهاي رسانا
2-3-1- مفهوم تقويت
از ويژگيهاي پليمرهاي رسانا اين است كه با عمل تقويت ميتوان رسانايي آنها را از محدوده عايق تا فلز كنترل كرد. تقويت به معني افزايش رسانايي پليمر با استفاده از عناصر اكسنده و كاهنده است. اكسايش پليمر را تقويت نوع p وكاهش آن را تقويت نوع n ميگويند. تقويت پليمرهاي رسانا ، عبارت از پخش تصادفی عوامل تقويتكننده در ساختار منظم يك زنجير پليمري است[5]. تقويت باعث تشكيل عيوب مزدوج مثل پلارونها و بايپلارونها ميشود (که در بخشهای آتی با آنها بیشتر آشنا میشویم) و حضور اين عيوب باعث كاهش شكاف نواري پليمر اوليه شده و امكان انتقال الكترون را افزايش ميدهد. به طور كلي پليمرهاي رسانا را به روشهاي شيميايي و الكتروشيميايي و تقويت خودي، تقويت ناشي از تابش و تقويت ناشي از تبادل يوني ميتوان تقويت كرد[9]. دو روش اول به علت سهولت روش و هزينه كم كاربرد بيشتري دارند. البته تقويت ناشي از هر روش خواص و كاربردهاي مخصوص به خود را دارد. به عنوان مثال كنترل پتانسيل شيميايي از مزاياي روش الكتروشيميايي است ولي در روش شيميايي ميتوان رسانايي را به نزديكي رسانايي مس رساند. تقويت الكتروشيميايي در كاربردهايي نظير باتريهاي الكتروشيميايي و پنجرههاي الكتروكروميك و هوشمند و سلولهاي الكتروشيميايي نوردهنده كاربرد دارد و كاربرد تقويت شيميايي در الكترودهاي شفاف و محافظهاي الكترو مغناطيس است. تقويت علاوه بر اينكه موجب افزايش رسانايي ميشود، با وارد شدن يون مقابل، تعادل بار را نيز تامين ميكند[10].
2-3-2- ماهيت مواد تقويتكننده
مواد تقويتكننده اساساً عوامل احياكننده و يا اكسيدكننده قوي هستند. اين مواد ميتوانند مولكولهاي خنثي، تركيبات و يا نمكهايي باشند كه به راحتي مواد تقويتكننده يوني، آلي يا پليمري تشكيل دهند. ماهيت مواد تقويتكننده نقش مهمي را در پايداري پليمر رسانا را بر عهده دارد؛ براي مثال پلياستيلن تقويتشده با سديم فلورايد به روش الكتروشيميايي، اين پليمر را نسبت به اكسيژن بسيار مقاوم ساخته است[9]. لذا انتخاب ماده تقويتكننده مناسب تاثير بهسزايي در خواص و كاربرد پليمر حاصل خواهد داشت. تقويت كنندهی خوب مادهاي است كه علاوه بر ايجاد پايداري شيميايي خوب رسانايي را در حد ممكن بالا ببرد. از جمله مواد تقويت كننده پليمرهاي مزدوج ميتوان به برخي مواد پذيرندهی الكترون نظير I2, AsF5, FeCl3 و يا برخي از مواد دهنده الكترون نظير سديم و ليتيم اشاره كرد. خواص يون تقويت كننده نظير اندازه، هندسه و بار آن به شدت بر خواص پليمرحاصل تاثيرگذار است. ميزان يون مقابل در زنجير پليمر شديداً وابسته به شرايط واكنش است[9و13].
2-3-3- تقويت شيميايي
در اين روش پليمر (P) خنثي ميتواند با يك الكترون پذيرنده(A) وارد واكنش اكسايش شود:
P + A → P+ + A-
و يا اينكه توسط يك الكتروندهنده (D)كاهيده شود:P + D → P- + D+
فرایند تقویت ميتواند در محيط گازي يا محلول اتفاق بيفتد. تقويت با استفاده از منبع گازي وقتي عملي است كه واكنش دهنده شامل مولكولهاي خنثي باشد و فشار گاز به اندازه كافي بالا باشد. با كنترل فشار ميتوان ميزان رسانايي را تا اندازه دلخواه بالا برد. اما استفاده از تقويت كننده در محلول عموميتر است؛ در اين روش پس از حل كردن تقويتكننده در يك حلال مناسب (بر اساس قطبي و غير قطبي بودن، تقويتكننده قطبي در حلال قطبي و تقويتكننده غير قطبي در حلال غير قطبي) پليمر در تماس با محلول حاصل قرار ميگيرد. در تقويت با استفاده از منبع مايع نكتهاي كه بايد دقت شود اثر حلال است، چون ممكن است در صورتي كه انرژي حلالپوشي بين كاتيونها و مولكولهاي حلال به اندازه كافي بالا باشد پديدهی جايگيري همزمان اتفاق بيفتد. اثر غلظت تقويتكننده از ديگر مواردي است كه بايد به آن توجه كرد. با كنترل غلظت ميتوان سرعت تقويت كردن و ميزان آن را تنظيم كرد(شکل 2-2). اگرچه تقويت شيميايي يكي از فرايندهاي موثر و ساده براي تقويت پليمرهاي رسانا به شمار ميآيد، اما كنترل اين روش بسيار مشكل است. انجام فرايند تقويت به طور كامل باعث دستيابي به كيفيت بالاي پليمر رسانا ميشود؛ اما در صورتي كه كنترل كاملي بر اين فرايند اعمال نگردد؛ امكان دستيابي به تقويت كامل و در نتيجه خواص مورد نظر نخواهد بود[3].

شكل 2-2 اثر غلظت تقويت کننده بر رسانایی پلیمر (تقويت پلياستيلن در محلول اسيد سولفوريك آبي)[11].
2-3-4- تقويت الكتروشيميايي
در تقويت الكتروشيميايي، الكترونهاي الكترودها عوامل اكسنده و كاهنده اند:
P + e-→ P-
P– e-→ P+
در اينجا بايد به اين نكته توجه كرد كه تقويت با استفاده از الكترودها صورت ميگيرد، اما عوامل تقويت كننده به عنوان يون مخالف، خنثي بودن الكتريكي پلیمر را تامين ميكنند.
اين نوع تقويت هم با استفاده از الكتروليت مايع و هم با استفاده از الكتروليت جامد انجام میگیرد و به ولتاژ حساس است و با كنترل اين عوامل ميتوان به رسانايي دلخواه در پليمر رسيد.
2-3-5- برگشتپذيري
هرچند برگشتپذيري تقويت پليمرهاي رسانا بسيار مورد بحث بوده است و دانشمندان نظرات ضد و نقيضي در اين مورد داشتهاند، اما آنچه امروزه پس از بررسيهاي فراوان پذيرفته شده است اين است كه تقويت يك پديده برگشتپذير است. اين پديده كه به عنوان تخريب پليمرهاي مزدوج تقويت شده شناخته ميشود و به مفهوم كاهش رسانايي اين پليمرهاست موضوعي است كه بايد بررسي شود تا در مواردي از آن جلوگيري و در موارد ديگر از آن استفاده كرد. برگشتپذيري به عوامل محيطي، ساختار پليمر و … وابسته است[11].
2-4- روشهاي تهيه پليمرهاي رسانا
روش ثابتي براي تهيه پليمرهاي آلي كه ميتوانند به پليمرهاي رسانا تبديل شوند نميتوان پيشنهاد كرد. به طور كلي پليمرهاي رسانا را ميتوان با هر يك از روشهاي پليمر شدن شيميايي، پليمرشدن فوتوشيميايي، پليمر شدن امولسيوني تغليظ شده، پليمر شدن حالت جامد، پليمر شدن پلاسمايي و پيروليز تهيه نمود[5]. از ميان روشهاي مذكور، پليمر شدن شيميايي و الكتروپليمر شدن توجه بسياري از محققين را به خود جلب كرده است.
2-4-1- پليمر شدن شيميايي
پليمر شدن شيميايي مونومرهای پلیمرهای رسانا توسط اكسيدانهاي شيميايي نسبتاً قوي نظير آمونيومپرسولفات (APS) يونهاي فريك، آنيونهاي پرمنگنات يا بيكرومات و يا هيدروژنپراكسايد صورت ميگيرد. اين اكسيدانها، توانايي اكسيد كردن مونومرها را در يك محلول مناسب و تشكيل راديكال كاتيونهاي فعال شيميايي از مونومرهاي مورد استفاده را دارند. راديكال كاتيونهاي تشكيل شده، با مولكولهاي مونومر واكنش داده و تشكيل اليگومرها و يا پليمرهاي نامحلول ميدهند. پليمر شدن شيميايي در كل محلول رخ ميدهد و پليمرهاي حاصل به صورت جامدات نامحلول رسوب ميكنند. البته برخي از پليمرهاي رساناي الكتريكي را ميتوان به روش پليمر شدن شيميايي بر روي سطح مواد مختلف كه در محلول فرو برده شدهاند نشاند كه در اين حالت نيز مقداري پليمر در خود محلول رسوب ميكند. لذا در حالتي كه نياز به پوششدهي است، بايد ميزان پليمر رسوب كننده در خود محلول را كاهش داد. با تنظيم غلظت محلول و اجزاي آن، نسبت غلظت اكسيدان به مونومر، دماي واكنش، عمليات مناسب سطح مورد نظر براي پوشش، مي توان به اين مهم دست يافت. با اين حال در اين حالت نيز، پليمر شدن در كل محلول به طور كامل متوقف نخواهد شد.
پليمر شدن شيميايي را مستقيماً نيز ميتوان بر روي سطح مورد نظر انجام داد. براي اين كار سطح مورد نظر براي پوششدهي توسط مونومر و يا ماده اكسيدان غني مي شود[12]. پس از آن به ترتيب با محلول اكسيدان و مونومر واكنش داده ميشود. مزيت اين روش انجام پليمر شدن به طور كامل بر روي سطح مورد نظر است و در درون خود محلول پليمر شدني صورت نميگيرد. در اين روش سطح مورد نظر توسط مونومر به وسيله جذب از محلول و يا توسط اكسيدان به وسيله مكانيزم تبادل يوني و يا با لايه نشاني يك لايه نامحلول اكسيدان پوشيده ميشود. عيب اين روش محدوديت موادي است كه ميتوان با لايهاي از مونومر يا اكسيدان در مرحلهاي جداگانه پيش از پليمر شدن پوشش داد يا غني كرد. علاوه بر اين، پوشش تهيه شده در اين روش، يكنواخت و با ضخامت يكسان در تمامي نقاط نخواهد بود. لذا روش كنترل شدهتري براي تهيه پوشش مورد نياز است[5].
2-4-2-پليمرشدن الكتروشيميايي
پليمرشدن الكتروشيميايي و يا به عبارتي الكتروپليمرشدن، يكي از روشهاي اساسي در تهيه پليمرهاي رساناي الكتريكي است. اولين گزارش در زمينه الكتروپليمرشدن، اكسيدشدن پيرول در سطح الكترود پلاتين در حضور الكتروليت كمكي و تهيه يك فيلم رساناي الكتريكي در سال 1968 ارائه شده است. پس از آن بسياري از پليمرهاي ديگر سيستمهاي آروماتيك به طور مشابه الكتروپليمريزه شدهاند. از آن جمله ميتوان به تيوفن، فوران، كربازول، آنيلين، فنول و… اشاره كرد[14].
تفاوت روش الكتروپليمرشدن با پليمرشدن شيميايي، در استفاده از الكترود و جريان الكتريكي براي فرايند پليمرشدن است. در اين روش با عبور جريان الكتريكي بين دو الكترود كه درون محلول مونومر و يك الكتروليت كمكي به عنوان ماده تقويت كننده قرار دارد، پليمر بر روي سطح الكترود تشكيل ميشود. الكتروپليمرشدن را ميتوان در سلولهاي تك قسمتي و يا دو قسمتي و با استفاده از دو الكترود و يا سيستم سه الكترودي انجام داد. الكتروپليمر شدن را با تكنيكهاي مختلفي نظير گالوانواستاتیک (با جریان ثابت)، پتانسیواستاتیک (با ولتاژ ثابت)، روشهای پالسی (نظیر پتانسیو استاتیک پالسی)، ولتامتری چرخهای و … میتوان انجام داد. شرایط پتانسیواستاتیک برای تهیه فیلمهای نازک و شرایط گالوانواستاتیک برای تهیه فیلمهای ضخیم پیشنهاد میشود[9].
اين در حالي است كه از ولتامتري چرخهاي، بيشتر براي بررسي مكانيزم پليمرشدن و ارزيابي مشخصات فيلم پليمري حاصل استفاده ميشود. علت توجه زياد به روش الكتروپليمرشدن را ميتوان مواردي نظير سادگي روش، تهيه پوشش يكنواخت و پيوسته، انجام فرايند تقويت پليمر همزمان با فرايند ايجاد پليمر، انتخاب گستردهتر كاتيونها و آنيونها به عنوان يونهاي تقويتكننده دانست. همچنین ايجاد ضخامت مورد نياز پوشش و يا فيلم، تغيير و كنترل خواص پليمر تشكيل شده با كنترل پارامترهايي نظير چگالي جريان، غلظت و نوع مونومر، امكان آناليز و ديدهباني فرايند تهيه پليمر به طور همزمان از دیگر ویژگیهای جالب الکتروپلیمرشدن است. در نهایت به انجام فرايند پليمرشدن و پوششدهي در يك مرحله و در نتيجه صرفهجويي در انرژي و امكان اتوماسيون فرايند، امكان استفاده از محلولهاي آبي و در نتيجه سهولت و كاهش هزينههاي دفع مواد اضافي میتوان اشاره کرد[15].
در فصل آينده درباره الكتروپليمرشدن شيميايي، مكانيزم الكتروپليمرشدن و عوامل موثر بر آن با محوريت تيوفن به تفصيل بحث خواهد شد.
2-5- رسانايي پليمرهاي رسانا
رسانايي الكتريكي به انتقال بار از يك محيط الكتريكي به انتقال بار از يك محيط تحت تاثير ميدان الكتريكي و يا شيب حرارتي گفته ميشود. اين رسانايي به تعداد عوامل انتقال بار و ميزان تحرك آنها نيز بستگي دارد[5 و8].
(2-1) σ=nμeدر رابطه 2-1 e بار الكتريكي، µ تحرك وn تعداد الكترونهاست و رسانايي با نماد σ نشان داده شده است. رسانايي به صورت عكس مقاومت ویژه ρ نیز در رابطه 2-2 تعريف ميشود:
(2-2) R= ρlA در اين رابطه R مقاومت در مقابل عبور جريان الكتريكي است و l طول رسانا و A سطح مقطع آن است و ρ مقاومت ويژه است كه مستقل از ولتاژ، جريان يا شكل رسانا است و تنها به جنس خود ماده بستگي دارد. ρ دارای واحد m Ω است و واحد رسانايي 1-m 1-Ω است. 1-Ω را با نمادS (زيمنس) نيز نشان ميدهند، پس واحد رسانايي Sm-1 است و بر اين اساس رسانايي مواد مختلف با هم مقايسه ميشوند[8].
مواد از نظر توانايي رسانش الكتريسته به سه دسته تقسيم ميشوند: رساناها، نيمرساناها، عايقها.
در شكل 2-3 رسانايي مواد مختلف باهم مقايسه شده است.

شكل 2-3 مقايسه رسانايي مواد مختلف[8].
در شكل رسانايي مواد از عايقترين مواد شناخته شده در جهان (كوارتز) تا رساناترين فلزات مقايسه شدهاند. رسانايي كوارتز 16-10 زيمنس بر متر است و با حركت به سمت راست رسانايي افزايش مييابد. نيمهرساناهايي مثل سيليكون و ژرمانيوم در ميانه اين گستره قرار دارند و رسانايي نقره و مس در حدود 108 زيمنس بر متر است. پليمرهاي رسانا نخست در دسته عايقها قرار دارند. اما با تقويت ميتوان رسانايي آنها را تا نيمهرساناها و حتي تا محدوده فلزات بالا برد.

شكل 2-4 رسانايي پليمرهاي رساناي مختلف با مس مقايسه شده است[16].
رسانايي الكتريكي براساس نظريه كلاسيك نوار توضیح داده ميشود. اين نظريه رفتار فلزات، نيمه رساناها و مواد نارسانا را توجيه ميكند. پرسشي كه در اينجا مطرح است اين است كه آيا اين نظريه توانايي توضیح رسانايي در پليمرهاي رسانا را دارد يا خير. براي پاسخ به اين پرسش به بررسي اجمالي اين نظريه پرداخته خواهد شد.
2-5-1-نظريه نوار
چنانكه ميدانيم در همه مولكولها در اثر تداخل اوربيتالهاي اتمي و تشكيل اوربيتالهاي مولكولي دو نوار انرژي به وجود ميآيد كه به آنها نوار ظرفيت يا نوار والانس و نوار هدايت يا رسانايي ميگويند. نوار ظرفيت در اثر تداخل اوربيتالهاي پر شده و نوار هدايت در اثر تداخل اوربيتالهاي پر نشده به وجود ميآيد. به اختلاف انرژي كه بين نوار ظرفيت و نوار هدايت وجود دارد، شكاف انرژي يا شكاف نواري ميگويند. اين شكاف براي فلزات بسيار كوچك يا صفر است و به همين دليل در فلزات الكترونها به راحتي از نوار هدايت به نوار ظرفيت ميروند و فلزات ميتوانند رساناهاي خوبي باشند[8 و17].
در نيمه رساناها شكاف باريكي وجود دارد. رسانايي نيمه رساناها با افزايش دما افزايش مييابد، چون الكترونها انرژي لازم براي پيمودن شكاف نواري را بدست ميآورند. در نارساناها اين شكاف بسيار پهن است و امكان اينكه الكتروني انرژي لازم براي پيمودن شكاف نواري را كسب كند ضعيف است[17].اين نوارها در شكل 2-5 نشان داده شده اند.
شكل 2-5 نوارهاي انرژي در رساناها، نيمهرساناها و نارساناها[8].
اكنون پليمرهاي رسانا را از ديدگاه نظریه نوار بررسي ميكنيم. شكل 2-6 a,b يك زنجير خنثي را نشان ميدهد و در شكل c يك سوليتون(یک زنجیر پلیمر رادیکالی) مشاهده مي شود .چنانكه ديده ميشود در زنجير خنثي همه پيوندهاي دوگانه در يك جهت قرار دارند، اما در سوليتون كه يك راديكال است جهت پيوندها در دو سمت تك الكترون متفاوت است. سوليتونها به علل متفاوتي به وجود ميآيند كه از آن جمله ميتوان به وجود نقص در زنجير پليمري و يا اتصال زنجير از دو سمت به يكديگر اشاره كرد و گاهي نيز سوليتونها خود ناشي از عمل تقويت هستند[18].

شكل 2-6 تغييرات زنجير پليمر در اثر تقويت[18]. در شكل d در اثر اكسايش، يك الكترون از سوليتون جدا ميشود، اين الكترون از آخرين اوربيتال اشغال شده (HOMO) جدا ميشود و اين اوربيتال خالي ميشود در نتيجه نوار هدايت كمي پهنتر ميشود، كه جابهجايي الكترون در شكاف نواري را كمي سادهتر ميكند. در شكل e در اثر تقويت يك الكتروندهنده يك الكترون به سوليتون مي دهد و اين الكترون در اوربيتال نيمهپر قبلي قرار ميگيرد، اين اوربيتال تكميل ميشود و نوار ظرفيت را كمي پهنتر ميكند يا شكاف نواري كوچكتر ميشود. در شكل f زنجير خنثي در اثر اكسايش الكترون خود را از دست ميدهد و يك الكترون از HOMO خارج ميشود و در شكلg يك الكترون در اولين اوربيتال اشغال نشده (LUMO) قرار مي گيرد و اين بار نوار ظرفيت پهنتر ميشود. شكل 2-7 اين رخدادها را از ديدگاه شكافهاي نواري بررسي ميكند[18].

شكل 2-7 در اثر تقويت شكاف نواري باريكتر ميشود[18].
بنابراين اكسايش و كاهش زنجير پليمر شكاف نواري را باريكتر ميكند و يا يك شكاف حد واسط ايجاد ميكند كه جابهجايي الكترون را آسانتر ميكند. اين نظريه مسائلي از اين دست كه چرا تقويت باعث افزايش رسانايي ميشود را به خوبي توجيه ميكند، اما نقصهايي هم دارد.
در نظريه نوار اجزاي انتقال بار، داراي اسپين هستند، اما در مواد آلي رسانا نظير پلياستيلن و پليپيرول نظريه نوار نمي تواند علت نداشتن اسپين اجزاي انتقال بار (الكترونها يا حفرهها) را توضیح كند. برای توضیح انتقال بار نظريه جديدي در اين زمينه به وجود آمد.
2-5-2- مكانيزم رسانايي پليمرهاي رسانا
هنگامي كه در فرايند تقويت كردن پليمر، يك الكترون از زنجيره پليمري جدا ميشود، يك راديكال كاتيون ايجاد ميشود كه داراي اسپين 12 است و پلارون نام دارد. پلارون قابليت حركت بر روي تعدادي مونومر را دارد. علت نامگذاري پلارون پلاريزه شدن محيط اطراف اين راديكال كاتيون به منظور پايداري است. اين پلاريزه شدن باعث ايجاد يك سطح تهييج شده الكترونيكي ميگردد و لذا سطح انرژي موضعي را از ميزان نوار ظرفيت افزايش داده و به درون شكاف نواري ميرساند. حال چنانچه الكترون ديگري از پليمر توسط توسط فرايند تقويت كردن خارج شود، ميتواند يك پلارون ديگر ايجاد كند و يا اگر از پلارون قبلي الكترون ديگري گرفته شود؛ يك بايپلارون ايجاد ميشود. بايپلارون يك عامل بدون اسپين است. تشكيل اين عامل انتقال بار بدون اسپين ميتواند فقدان اسپين مشاهده شده در نيمهرساناها را نيز توضیح دهد. پلارونها نسبت به بايپلارونها ناپايدارترند و لذا تمايل به سطوح تقويت بالاتري دارند. با وجود اين برخي از خواص ناشي از حضور اسپين هنوز در پليمر باقي ميماند كه علت آن حضور پلارونهاي به دام افتاده در عيوب شبكه و يا تجزيه گرمايي بايپلارونهاست. با افزايش ميزان تقويت، سطوح انرژي بايپلارون ميتواند نوارهايي درون نوار تشكيل دهند و لذا رسانايي تسهيل ميشود[5 و 16](شكل2-8).

شكل 2-8 ايجاد نوارهاي حد واسط در شكاف نواري پليمرها[16].
2-6-كاربرد پليمرهاي رسانا
كاربرد پليمرهاي رسانا در صنايع و نقش انكارناپذير اين مواد در زندگي امروزي چنانكه گفته شد، گستردهتر از آن است كه مجال بحث در مورد يكايك آنها در اينجا فراهم باشد. به پارهاي از مهمترين كاربردهاي اين مواد اشاره ميشود:
2-6-1-باتريهاي با قابليت شارژ مجدد: از پليپيرول، پلياستيلن و …در ساخت اين باتريها استفاده ميشود و اين باتريها در رايانههاي همراه، گوشيهاي تلفن همراه و … كاربرد دارند. باتريهاي قابل شارژ ساخته شده از اين مواد نسبت به باتريهاي ليتيومي موجود در بازار عمر طولانيتر، وزن كمتر و رسانايي بالاتر دارند و در برابر شارژ بيش از حد و نشت مواد شيميايي مقاوم هستند[19]. 2-6-2- وسايل الكتروكروميك: وجود يك چرخه برگشتپذير بين عايق و رسانا و همچنين تفاوت رنگ در حالت عايق و رسانا اين مواد را مناسب براي كاربرد در انواع نمايشگرها و تابلوهاي اعلام كرده است[19].
2-6-3- كاربردهاي پزشكي: استفاده از پليمرهاي مزدوج در پزشكي بسيار گسترده و رو به افزايش است. از اين دسته كاربردهاي جالب ميتوان به ماهيچههاي مصنوعي، عصب مصنوعي، غشاي زيستپزشكي و كنترل رهايش دارو اشاره كرد[20و22].
2-6-4- حسگرها: انواع حسگرهاي گازي و زيست حسگرها با كاربردهاي متنوع با استفاده از انواع پليمرهاي رسانا ساخته شده است. به عنوان مثال اين حسگرها در تشخيص مواد سمي و خطرناك براي انسان در كارخانهها، انبارها، معادن و … به كار ميروند.كاربرد وسيع اين حسگرها باعث شده است كه تلاشهاي زيادي براي بهبود عملكرد حسگرهاي ساخته شده از اين مواد صورت گيرد. حسگرهايي ساخته شدهاند كه به غلظتهاي در حد ppb حساس هستند[21].
2-6-5-الكترودهاي پليمري: شرط اصلي براي استفاده از آشكارسازهاي الكتروشيميايي در روشهاي تجزيهاي، قابليت اكسايش يا كاهش گونه مورد نظر در پتانسيل نسبتاً پايين ميباشد. اكثر واكنشها از اضافه ولتاژ بالايي برخوردار ميباشند. اين مساًله منجر به كاهش حساسيت و گزينشپذيري روشهاي الكتروشيميايي ميگردد. يك روش معقول براي كاهش حساسيت و گزينشپذيري روشهاي الكتروشيميايي، استفاده از گونه اصلاحگر در سطح الكترود است. گونههاي اصلاحگر يا واسطه اكسايش يا كاهش تركيبات فعال الكتروشيميايي هستند كه انتقال الكترون بين گونه مورد اندازهگيري و الكترود را تسريع مينمايند. حضور گونه اصلاحگر در سطح الكترود، باعث بهبود قابل توجه حساسيت و گزينشپذيري و نيز كاهش حد تشخيص روشهاي الكتروشيميايي ميگردد. روشهاي مختلفي براي تهيه الكترودهاي اصلاح شده شيميايي به كار گرفته ميشود. يكي از اين روشها تشكيل لايه نازك پليمر مزدوج در سطح الكترود است[3و11و12و23]
2-6-6-انواع مواد هوشمند: مواد هوشمند اصطلاحاًً به موادی گفته می شود که میتوانند با درک محیط و شرایط اطراف خود نسبت به آن واکنش مناسب نشان دهند. در مواد هوشمند، همزمان با تاثیر محرک بیرونی شاهد پاسخدهی به آن هستیم. در اکثر موارد این مواد از توانایی پاسخ به بیش از یک شرایط محیطی برخوردار هستند و پاسخ آنها قابل پیش بینی است. مكانيزم هوشمندي در اين مواد، عكسالعمل در برابر تحريكات خارجي است. اين عكسالعمل تغيير در ابعاد و هندسه ماده را شامل ميشود. از جمله اين مواد ميتوان به پنجرههاي هوشمند ساخته شده از پليمرهاي مزدوج اشاره كرد، كه در برابر تابش خورشيد تاريكي تدريجي به وجود ميآورند[3و11و20]
وسايل تبادل يون، كاتاليز كردن، ابرخازنها، ترانزيستورهاي اثر ميدان، ديودها و كاربرد به عنوان محافظ خوردگي و … از ديگر كاربردهاي پرشمار اين مواد است[3-5 و 9و11-14].
2-7- مزايا و معايب
ويژگيهاي پليمرهاي رسانا با فلزات قابل مقايسه است. رسانايي پليمرهاي رسانا به رسانايي فلزاتي مثل مس و آهن نميرسد اين مسلماً مزيتی براي فلزات نسبت به پليمرهاي رساناست. از ديگر ويژگيهاي فلزات كه پليمرهاي رسانا فاقد آن هستند. استحكام، قابليت ذوب شدن و انحلال است. پس با اين وجود چرا از پليمرهاي رسانا استفاده ميشود؟
رسانايي فلزات ثابت است، اما رسانايي پليمرهاي رسانا متغير و قابل كنترل است. اين رسانايي با توجه به شرايط سنتز و تقويت متغير است. بنابراين ميتوان رسانايي را با توجه به استفاده و كاربرد پليمر تنظيم كرد. اما اين تنها حسن اين مواد نيست؛ چگالي كم، شفافيت، قابليت فرايند شدن و ارزان بودن و خواص نوري برجسته از ديگر ويژگيهاي ممتاز پليمرهاي مزدوج است[2]. اما پلیمرهای رسانا معايب و محدوديتهايي نيز دارند. محدودیت ذوب شدن، استحكام پايين، تجزيه با آب و هوا و نامحلول بودن در حلالهاي معمولي از نقايص مهم اين مواد هستند. امروزه تحقيقات پژوهشگران در جهت رفع اين كاستيها و بهينه كردن خواص وكاربردهاي پليمرهاي رسانا است. استفاده از پليمرهاي آروماتيك يا پليهتروسيكلها يكي از اين راهكارها ست كه پايداري پليمرهاي رسانا را در برابر عوامل محيطي افزايش ميدهد و همچنين به دليل رزونانسي كه هترواتم در سيستم مزدوج ايجاد ميكند، جابهجايي الكترون و رسانايي را افزايش مي دهد. با افزودن استخلافهاي مناسب به هتروسيكلها ميتوان خواص جديدي به پليمرها اضافه كرد. به عنوان مثال استخلاف گروههاي آلكيل به هتروسيكلهايي مثل پيرول و تيوفن حلاليت آنها را افزايش ميدهد. اتصال استخلاف به حلقه ميتواند وضعيت مولكول را از نظر قطبشپذيري، بار الكتريكي، انرژي پايداري و … تغيير دهد و حتي بسته به الكترون دهنده و الكترون كشنده بودن و قوت و ضعف اين خاصيت در استخلاف بر رسانايي نيز موثر است. از اين نظر اين پاياننامه به بررسي تاثير استخلاف آلكيل بر خواص پليتيوفن ميپردازد و از آنجايي كه اين بررسيها نياز به شناخت دقيق تيوفن، آلكيلتيوفن، پليتيوفن و شرايط تهيه اين پليمر دارد، فصل آينده نگاهي به اين مونومر و پليمر آن، استخلاف آلكيل به تيوفن و مكانيزم، پيكربندي و شرايط سنتز پلي(آلكيلتيوفن) به عنوان مقدمهاي براي ورود به بحث اصلي خواهد داشت.
فصل سوم
پلی(آلکیلتیوفن)

3-1-تیوفن
تیوفن یا تیوفوران یا تیاسیکلوپنتادیان با فرمول C4H4S یک مایع بیرنگ یا زرد بسیار کمرنگ با بویی شبیه بوی کهنگی، کپکزدگی و پوسیدگی است. نقطه ذوب آن C ˚38- و نقطه جوش آن C˚84 است. چگالی آن g/ml 05/1 است[24]. تیوفن دارای ویسکوزیتهی 8712/0 سانتی پواز در دمای C˚ 2/0 و ویسکوزیتهی 6432/0 سانتی پواز در دمای C˚ 4/22 است. تیوفن یک ترکیب حلقوی آروماتیک با یک حلقه پنج ضلعی مسطح است که زاویه پیوند در CSC برابر˚93 و در CCS برابر ˚109 و در CCC برابر ˚114 است.طول پیوند Å C-S‎7/1 و طول پیوند CC متصل به گوگرد Å 34/1 و طول پیوند CC دیگر Å 41/1 است.
تیوفن در شرایط عادی پایدار است و در آب نامحلول و در بسیاری از حلالهای آلی قابل حل است. تیوفن اشتعال پذیر، تا حدی سمی و محرک پوست و چشم است. اولین بار ویکتور میر در سال 1882 وجود آن را به صورت ناخالصی در بنزن حاصل از قطران زغال سنگ کشف کرد و نام تیوفن را برای نشان دادن تشابه ظاهری آن به بنزن به آن داد[25]. تیوفن به صورت طبیعی در بعضی فراوردههای گیاهی، تخم مرغ و مخمر وجود دارد؛ اما به عنوان جزیی از فراوردههای دارویی، مصنوعی و مواد رنگی اهمیت بیشتری دارد. هم اکنون روشهای صنعتی و تجاری مناسبی برای تولید تیوفنها از مواد اولیه آلیفاتیک وجود دارد. یک روش مهم شامل ترکیب یک ماده آلیفاتیک دارای یک واحد خطی چهار کربنی با یک منبع گوگرد عنصری مثل گوکرد یا دیسولفیدکربن در سطح یک کاتالیزور در دمای C˚ 700-200 است. روش دیگر ساخت تیوفن با استفاده از استیلن و وینیلکلراید و هیدروژنسولفید است[26]. سالانه دو ملیون کیلوگرم تیوفن در سراسر جهان تولید میشود. تیوفن یک ترکیب غنی از الکترون است و تمایل زیادی برای واکنش با الکترون دوستها دارد. هالوژنها (X) به سرعت با تیوفن ترکیب میشوند و C4X4S را می دهند[27].
3-2- پلیتیوفن
از پلیمریزاسیون تیوفن، پلیتیوفن به دست میآید. مطالعه این پلیمر مزدوج از چند دهه قبل آغاز شده است. رونکالی در سال 1992 تحقیقاتی روی سنتز الکتروشیمیایی پلیتیوفن انجام داد[28]. رونکالی مطالعاتی هم روی ویژگیهای الکترونیکی این پلیمر انجام داد[29].مککالو در سال 1998 بر سنتز شیمیایی پلیتیوفن تمرکز کرد. تحقیقاتی که در سالهای اخیر صورت گرفته است نشان داده است که سیستمهای الیگوتیوفن که دو انتهای زنجیر با گونههای متفاوت مولکولی مثل فلورن، اترهای تاجی و . . . بسته شده است، فلوئورسانس و جذب بالایی نشان میدهند.
چنانکه پیش از این بیان شد، پلیتیوفنها نسبت به پلیمرهای رسانایی مثل پلیاستیلن پایداری محیطی بالاتری نشان میدهند اما از نظر حلالیت تاکنون حلالیت آنها در حلالهای آلی و مخلوطهایی مثل آرسنیکتریفلوراید و آرسنیکپنتافلوراید گزارش شده است[11]. استخلاف آلکیلها به پلیتیوفن این پلیمر را از نظر حلالیت ارتقا میدهد. پلیمرشدن تیوفن از موقعیت α و ׳α (کربنهای مجاور به گوگرد) صورت میگیرد و در نتیجه استخلاف در موقعیت β و ׳β (کربنهای دورتر از گوگرد) قرار میگیرد.
3-3- پیکربندی پلی(آلکیلتیوفنها)
نحوه قرار گرفتن مونومرهای آلکیلتیوفن در کنار یکدیگر در زنجیر الیگومری یا پلیمری از مباحث جالب در این حوزه است. در ابتدا دو مونومر 3- آلکیلتیوفن با یکدیگر پیوند برقرار میکنند. این دو مونومر به سه شکل متفاوت میتوانند به یکدیگر متصل شوند.

(الف) (ب ) (ج)
شکل3-1 الف: جفت شدن دمبهدم (TT) ب: جفت شدن سربهدم (HT) ج: جفت شدن سربهسر (HH)
در مرحله بعدی مونومر سوم به دیمر متصل میشود که4 شکل متفاوت تریمر به وجود میآید:

الف:HH-TH ب: HH-TT

ج :HT-HT د: TT-HT
شکل3-2- انواع آرایش تریمرها در تشکیل تریآلکیل تیوفن.
روشن است که این پیکربندیها از نظر خواص متفاوت هستند (و در خصوص آن بررسیهای متعددی انجام شده است که در جای خود در فصلهای آتی ارائه خواهد شد.)
مونومرهای آلکیل تیوفن در یک زنجیر میتوانند به طور منظم کنار یکدیگر قرار گیرند و الیگومرهایی با آرایش متفاوت نظیر شکل 3-2 را تشکیل دهند. اما ممکن است این زنجیرها به شکل نامنظم هم تشکیل شود. مطالعات نشان داده است که وقتی مونومرها به صورت منظم تشکیل زنجیر پلیمری میدهند خواص بسیار بهتری دارند. به عنوان مثال تحقیقات السنبامر و همکارانش روی پلی(آلکیلتیوفنها) نشان داده است که رسانایی یک زنجیر نامنظم S/cm50 است در حالی که رسانایی زنجیرهای منظم به S/cm 140 هم می رسد[30]. همچنین پیکربندی منظم پایداری محیطی بالاتر و خواص مکانیکی و فرایندپذیری بهتری را نشان میدهد[31]. اینکه تشکیل پلی(آلکیلتیوفن) با یک پیکربندی منظم یا نامنظم صورت میگیرد به عواملی مثل روش تهیه، اثر حلال و . . . وابسته است[32].
3-4- مکانیزم پلیمر شدن
چنانکه قبلاً بیان شد میتوان پلیمرهای رسانای الکتریکی را به هر یک از روشهای پلیمر شدن تهیه کرد و سپس عمل تقویت را روی آنها انجام داد. همان طورکه میدانیم روش الکتروشیمیایی بر سایر روشها برتری دارد. یکی از دلایل آن عمل همزمان سنتز و تقویت است. با این وجود چنان که بیان شد روش شیمیایی هم مزایای مخصوص به خود را دارد. در اینجا با توجه به این که هر دو روش در تهیه پلیتیوفن و مشتقات آلکیلی آن مورد مطالعه و علاقه پژوهشگران بوده اند به روشها و مکانیزمهای مربوط به هر دو روش پرداخته خواهد شد.
3- 4- 1- روش شیمیایی
در مورد سنتز شیمیایی پلی(آلکیلتیوفن) گفته میشود که مزیت استفاده از این روش این است که میتوان پلی(آلکیلتیوفنهای) استخلاف شده با پیکربندی کاملاً منظم تولید کرد. از حدود سی سال پیش دانشمندان متعددی روی تولید پلیتیوفن در حلال تتراهیدروفوران و با استفاده از کاتالیزورهای استیل استونات مثل Pd(acac)4 و Ni(acac)4 کار کرده اند. اما سنتز پلی(آلکیلتیوفن) با استفاده از چند روش مشهور صورت میگیردکه در ذیل به چند نمونه معروف به طور اختصار اشاره میشود:
3- 4- 1- 1- روش مککالو
به طور خلاصه در این روش ابتدا برومواسیون آلکیلتیوفن اتفاق میافتد. سپس ترانس متالاسیون صورت میگیرد و بعد جفت شدن عرضی در حضور کاتالیزور نیکل، پلی(آلکیلتیوفن) را ایجاد میکند. پلی(آلکیلتیوفن) تولید شده از این روش HT – HT کامل است. مراحل این روش به صورت مبسوط در مراجع [33 و 34] آورده شده است که مکانیزم آن در شکل 3- 3 نمایش داده شده است[33 و 34].

شکل 3- 3- مکانیزم روش مککالو در تولید پلیآلکیلتیوفن [33].
3- 4- 1- 2- روش ریک
این روش مشابه مککالو است و تفاوت چندانی با روش قبلی ندارد . در این روش از ZnCl2 به جای MgBr2 در روش قبلی استفاده شده است و مکانیزم همان مکانیزم قبلی است. این مکانیزم در شکل 3- 4 نمایش داده شده است[33و 35و36 ]

شکل 3- 4- مکانیزم روش ریک در تولید پلی(آلکیلتیوفن)[33].
3- 4- 1- 3- روش پلیمر شدن اکسایشی
مزیت این روش به دو روش قبلی این است که در دمای اتاق انجام میشود و در نتیجه فرایند سادهتری دارد. این مکانیزم با استفاده از تریکلریدآهن انجام میشود که میتوان بعضی گونههای اکسندهی دیگر را جایگزین آن کرد. این روش نیز بهره بالای HT-HT دارد[37]. مکانیزم این روش در شکل3- 5 نشان داده شده است.

شکل 3- 5 مکانیزم روش پلیمر شدن اکسایشی در تولید پلی(آلکیلتیوفن)[33].
3- 4- 2 روش الکتروشیمیایی
الکتروپلیمر شدن تیوفن، پلیتیوفنهایی با رسانایی بالا و پایداری مناسب در برابر هوا تولید میکند. در فرایند پلیمر شدن به صورت الکتروشیمیایی یا الکتروپلیمر شدن، پتانسیل اعمالی از محلولی شامل یک الکترولیت و تیوفن عبور داده میشود. علیرغم مزایای این روش ، مشکل اصلی این است که ساختارهایی با درجات متفاوتی از پیکربندی نامنظم تولید میشود.
در این روش آغازگرهای پلیمرشدن (آنیون، کاتیون، رادیکال) توسط اکسایش یا کاهش روی سطح الکترود به وجود میآیند و از آن پس مراحل رشد پلیمر میتواند در محلول یا سطح الکترود ادامه یابد. پلیتیوفن به روش الکتروشیمیایی در سال 1982 توسط تورلون و گارنیه تهیه شد[40] و پس از آن بررسیهای مختلف در مورد شرایط الکتروپلیمر شدن و همچنین خواص پلیمر حاصل و بررسی اثر عوامل مختلف بر الکتروپلیمر شدن توسط بسیاری از دانشمندان انجام گرفت.
3-4- 2- 1- مکانیزم الکتروپلیمر شدن
مکانیزم پذیرفته شده برای الکتروپلیمرشدن به صورت زیر است:
در اثر اکسایش، مونومر یک الکترون ازدست میدهد و یک رادیکال کاتیون به وجود میآید. این رادیکال کاتیون به سه شکل رزونانسی وجود دارد. محاسبات انجام شده روی این شکلها نشان داده است که چگالی الکترون جفت نشده در موقعیت α نسبت به اتم گوگرد بیشتر از سایر موقعیتهاست [ 41 و68]. بنابراین رادیکال کاتیون شماره3 اهمیت بیشتری دارد.

در مرحله بعد دیمر شدن اتفاق میافتد. دو رادیکال کاتیون (3) از موقعیت α پیوند مییابند و پس از حذف دو پروتون دیمر خنثی به وجود میآید.

سپس دیمر در اثر اکسایش الکترون خود را از دست میدهد و باز هم سه فرم رزونانسی به وجود میآید که محاسبات نشان داده است که چگالی الکترون جفت نشده در موقعیت α نسبت به اتم گوگرد بیش از سایر موقعیتهاست، یعنی رادیکال کاتیون (9) اهمیت بیشتری دارد.

رادیکال کاتیون (9) میتواند از موقعیتهای α و ׳α با مونومر سوم جفت شود و تریمر (11) را به وجود آورد، که پس از حذف دو پروتون به تریمر خنثی (12) تبدیل میشود]42.[

ادامه واکنش پلیمرشدن به همین ترتیب صورت میگیرد. جفت شدگی در موقعیت α ارجح است اما با افزایش طول زنجیر پلیمر چگالی الکترون در موقعیت α و β تغییر میکند و به تدریج مقدار آن در موقعیت β افزایش مییابد. از اینرو با افزایش درجه پلیمر شدن امکان ایجاد پیوندهای β-α یا β- β نیز فراهم میشود]23[. استخلاف در موقعیت β باعث مسدود شدن این موقعیت و هدایت واکنش الکتروپلیمر شدن به سمت موقعیت α است.
در فرایند الکتروپلیمرشدن، پلیتیوفن به صورت خنثی حاصل نمیگردد بلکه نتیجه پلیمرشدن ایجاد پلیتیوفن در حالت اکسید شده و رسانا است. تعداد الکترونهایی که هر مولکول از دست میدهد بین 2 تا 7/2است ]28[. چندین دلیل وجود دارد که این مکانیسم قابل قبول است. در وهله اول، این مکانیزم با مشاهدات رزونانس پارامغناطیس الکترون EPR که وجود یک رادیکال از نوع پای را نشان میدهد، مطابقت دارد. به علاوه حذف H از موقعیت β که این مکانیزم آن را پیشنهاد مینماید، با این واقعیت که pH محلول در حین پلیمریزاسیون کاهش مییابد، مطابقت دارد. این مکانیزم همچنین در توافق با تعداد الکترونهای مصرف شده در حین واکنش است. مطالعات کرونوجذبی نشان دادهاند که رشد فیلم پلیمری دارای رابطه خطی با (زمان)t است و نه با t1/2 لذا این موضوع نشان میدهد که مرحله تعیین کننده سرعت در حین رشد فیلم، فرایند جفت شدن رادیکال کاتیونها میباشد و نه فرایند نفوذ به سطح الکترود[23].
3- 4- 2- 2- اثر عوامل مختلف بر الکتروپلیمرشدن تیوفن
الکتروپلیمرشدن هتروسیکلها تحت تاثیر چند متغیر است که از این میان میتوان به اثر استخلاف، اثر حلال، اثر الکترولیت، غلظت واکنشگرها، دما، هندسه سل، شکل و جنس الکترودها و شرایط الکتریکی به کار رفته اشاره کرد. به دلیل وابستگی بسیاری از این عوامل به یکدیگر بررسی اثرات یک پارامتر به تنهایی ممکن نیست و بهینه کردن شرایط الکتروسنتز یک مساله پیچیده است که امروزه بخشی از تلاشهای پژوهشگران را به خود معطوف کرده است.
الف) اثراستخلاف
وجود استخلاف در موقعیت 3 نسبت به هترواتم تا حدود زیادی خواص مکانیکی و الکتروشیمیایی پلیمر را تحت تاثیر قرار میدهد. استخلافها همچنین با تغییر پایداری رادیکال کاتیون اولیه رشد زنجیر پلیمر را کنترل میکنند. به عنوان مثال مطالعات رونکالی و گارنیه روی پلی(متیلتیوفن) در نیتروبنزن و Bu4NPF6 نشان داده است که وجود استخلاف در موقعیت 3 هترواتم در مونومر تیوفن پتانسیل اکسایش مونومر را نسبت به تیوفن کاهش میدهد. همچنین رسانایی پلی(3-متیلتیوفن) در مواردی حدود 100 برابر رسانندگی پلیتیوفن به دست میآید که این احتمالاً به دلیل افزایش نظم در زنجیر در اثر ورود یک استخلاف در موقعیت 3 است[43 و 44].
اشاره شد که یکی از معایب الکتروپلیمر شدن جفت شدن از موقعیت β است. جفت شدن از موقعیت β راستای پلیمر را از بین میبرد که باعث افزایش اختلاف بین نوارهای ظرفیت و هدایت و کاهش رسانایی میشود. استخلاف دار شدن در موقعیت β مانع جفت شدن از موقعیت β میشود و بنابراین خاصیت کریستالی پلیمر افزایش مییابد[43]. با این حال از ممانعت فضایی ایجاد شده به وسیله استخلافهای β نمیتوان چشمپوشی کرد. از طرف دیگر استخلاف دارشدن در موقعیت β چگالی الکترونی هتروسیکل را بر حسب الکترون دهنده و الکترونکشنده بودن استخلاف تغییر میدهد.
ب) اثر حلال
حلال اثر مهمی بر ساختار و ویژگیهای فیلمهای پلیتیوفن دارد. حلال باید در عین اینکه ثابت دیالکتریک بالایی برای تامین رسانایی یونی الکترولیتی را تامین میکند؛ یک محافظ الکتروشیمیایی خوب در مقابل تجزیه شدن در پتانسیلهای بالای مورد نیاز برای اکسایش حلقه باشد. رساناترین پلیتیوفنهای به دست آمده در حلالهای بیپروتون با ثابت دیالکتریک بالا و هسته دوستی کم مثل استونیتریل، بنزونیتریل، نیتروبنزن و . . . به دست آمدهاند[46].
ج) اثر دما
دمای الکتروپلیمر شدن بر سیستم مزدوج فیلمهای پلیمری موثر است به این صورت که فیلمهای تهیه شده در دمای C˚ 40 نسبت به آنهایی که در دمای ˚C5 تهیه شدهاند طول مزدوج کوتاهتری دارند[45 و 47].
د) الکترودها

*22

دانشگاه علوم و فنون دريايي خرمشهر
كد فارغ التحصيلي90990212
دانشکده پردیس دانشگاهی
گروه بیوتکنولوژی دریا
پايان نامه ی کارشناسی ارشد رشته بیوتکنولوژی دریایی
عنوان پايان نامه
بررسی اثرات ضد باکتری و ضد قارچی عصاره اسفنج دریایی .Callyslpongiasp خلیج فارس
استادان راهنما:
دکترحسین ذوالقرنین
دکتر نسرین سخایی
پژوهشگر:
دلال هلالات نژاد
خردادماه 93
واگذاری حقوق
کليه حقوق مادي و معنوي مترتب بر نتايج مطالعات، ابتکارات و نوآوري هاي برآمده از اين پايان نامه متعلق به دانشگاه علوم و فنون دريايي خرمشهر مي‌باشد.
-17272021463000
تعهد نامه اصالت اثر
اینجانب دلال هلالات نژاد دانشجوی کارشناسی ارشد رشته بیوتکنولوژی گرایش دریادانشگاه علوم و فنون دريايي خرمشهر، دانشکده پردیس دانشگاهی گروه بیوتکنولوژی تعهد می‌نمایم که محتواي اين پايان نامه نتيجه تلاش و تحقيقات خود بوده و از جايي كپي برداري نشده و به پایان رسانیدن آن نتیجه تلاش و مطالعات اینجانب بوده است.
با تقدیم احترام
نام و نام خانوادگي دانشجو
دلال هلالات نژاد
-2032097091500

دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر
دانشکده پردیس دانشگاهی
گروه بیوتکنولوژی
پايان نامه ی کارشناسی ارشد رشته بیوتکنولوژی گرايش دریا خانم دلال هلالات نژاد تحت عنوان :بررسی اثرات ضد باکتری و ضد قارچی عصاره اسفنج دریایی Callyslpongia sp. خلیج فارسدر تاريخ ………… توسط هيأت داوران زير بررسی و با درجه ………… به تصويب نهايي رسيد.
1- استاد/ استادان راهنمای پايان نامه دکتر ………… با مرتبه ی علمی ……… امضا
2- استاد/ استادان مشاور پايان نامه دکتر ………… با مرتبه ی علمی ……… امضا
3- استاد/ استادان داور داخل گروه دکتر ………… با مرتبه ی علمی ………… امضا
4- استاد/ استادان داور خارج از گروه دکتر ………… با مرتبه ی علمی ……… امضا
5- نماينده تحصيلات تكميلي دکتر ………… با مرتبه ی علمی ………….. امضا
مهر و امضای مدير تحصيلات تكميلي دانشگاه
-13017537782500
سپاسگذاری
بنام محبوب یکتا
او که یادش آرامش بخش دلهاست.
قدردان شما هستم ،
پدر و مادر عزیزم که همیشه حامی و پشتیبان من بوده اید،
معلمان و اساتید بزرگوارم در تمامی مقاطع تحصیلی به خاطر حرف حرفی که به من آموختید،
اساتید راهنما جناب آقای دکتر حسین ذوالقرنین و سرکار خانم دکتر نسرین سخایی که صبورانه و دلسوزانه با من همراه بوده اید،
سرکار خانمها دکتر بیتا ارچنگی و دکتر سهیلا مطرودی که زحمت داوری پایان نامه ام را پذیرفته اید،
دکترمحمد رنجبر و تیم غواصی ،
کارشناسان آزمایشگاه آقای دکتر زارعی (دانشگاه جندی شاپور)،آقای رضا پناه (آزمایشگاه میکروبیولوژی بیمارستان ولی عصر خرمشهر)،آقای گراوند،خانم جلیلیان و خانم حمیدی (دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر)،
خانواده و دوستان عزیزم و تمامی کسانی که ذره ای در حق من لطف کرده اند.
2222574803000
تقدیم اثر
خداوندا هر چه دارم از توست
از من بپذیر این اندک را .
تقدیم به پدر مهربان
و
مادر صبورم
و
دختر عزیزم
چکیده
اسفنج ها ی دریایی جانوران پرسلولیمتصل به بستر دریامی باشند ودر محیط های قطبی تا معتدل استوایی یافت می شوندآنها فیلترکننده آب دریاهستند. باکتری و میکروارگانیسم های فراوانی با اسفنج ها زندگی همزیست دارند. اسفنج توانایی تولید ترکیبات زیست فعالی را دارند و احتمالا نتیجه تعامل میکروارگانیسم با اسفنج است که دارای خاصیت ضد پاتوژن های انسانی می باشد. دراین تحقیق یک گونه اسفنج دریایی از جزیره هرمز خلیج فارس تهیه گردیددر شناسایی ژنتیکی مشخص شد که گونه اسفنجمتعلق بهsp.Callyslpongia ازگونه هایاسفنجخلیج فارس می باشد. با یک روش عصاره گیری از اسفنج خشک شده (D)، اسفنج منجمد شده(F)و عصاره الکلی اسفنج(E)و اثرضد باکتری و ضد قارچی عصاره ها بر باکتری گرم مثبت Shigella sp.,Staphylococcusaureus، باکتری گرم منفیEscherichia coli، دو گونه قارچAspergillusFlavis, Penicilliumsp. و مخمرCandidaalbicansبررسیشد. نتیجه موثر بودن عصاره نوعDاسفنجCallyslpongiasp.بر باکتری Staphylococcusaureus باایجادحداکثر قطر هاله عدم رشد میکروبی 9 میلی متری اثر کشندگی خوب وبر Shigellasp. قطر 4 میلی متری اثر کشندگی نسبتا خوب را نشان داد. عصاره اسفنج گونه sp.Callyslpongiaبر هیچ یک از قارچ ها و مخمر خاصیت مهار کنندگی رشد را نشان نداده است.
کلید واژه: اسفنج sp.Callyslpongia ، عصاره ضد باکتری ، عصاره ضد قارچ ،خلیج فارس.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
TOC o “1-1” h z t “فهرست1;1” فصلاول : مقدمهوکلیات1-1 مقدمه PAGEREF _Toc417219902 h 21-2 معرفیاسفنج PAGEREF _Toc417219903 h 21-3 اسفنجومیکروارگانیسمهایهمزیست PAGEREF _Toc417219904 h 21-4 اهمیتکاربردارگانیسمهایدریایی PAGEREF _Toc417219905 h 31-5 اسفنجهایدریاییمنابعغنیازترکیباتفعالزیستی PAGEREF _Toc417219906 h 41-6 تنوعمتابولیتهایثانویهاسفنجدریایی PAGEREF _Toc417219907 h 41-7نقشترکیباتطبیعیدریاییدرزندگیانسان PAGEREF _Toc417219908 h 41-8 متابولیتهایفعالزیستیاسفنجدریاییباخواصدارویی PAGEREF _Toc417219909 h 51-8-1 متابولیتهایاسفنجدریاییباخواصضدپاتوژنی PAGEREF _Toc417219910 h 51-8-2 متابولیتهایاسفنجدریاییباخواصضدسرطانی PAGEREF _Toc417219911 h 61-8-3 متابولیتهایاسفنجدریاییباخواصآنتیبیوتیکی PAGEREF _Toc417219912 h 61-9 ترکیباتفعالزیستیاسفنجدریاییدرمرحلهکاربردبالینی PAGEREF _Toc417219913 h 61-10اهمیتمسئله PAGEREF _Toc417219914 h 71-11اهدافتحقيق: PAGEREF _Toc417219915 h 7فصلدوم : مروریبرپیشینهیپژوهش2-1خاصیتضدمیکروبیباکتریهایهمزیستاسفنجدریایی PAGEREF _Toc417219919 h 92-2 خاصیتضدباکتریعصارهاسفنجدریایی PAGEREF _Toc417219920 h 92-3 عصارهمتانولیضدباکتریاییوضدقارچیاسفنجHaliclona sp. PAGEREF _Toc417219921 h 92-4 عصارهمتانولیضدباکتریاییوضدقارچیاسفنج Sigmadocia pumila PAGEREF _Toc417219922 h 102-5 عصارهمتانولیضدباکتریاییوضدقارچیاسفنجZygomycale sp. PAGEREF _Toc417219923 h 102-6 بررسیاثرضدقارچیچهارنوععصارهازنهگونهاسفنجدریایی PAGEREF _Toc417219924 h 112-7 خواصضدباکتریاییعصارهاسفنجAxinella sinoxeaازجزیرهلارکخلیجفارس PAGEREF _Toc417219925 h 11فصلسوم : موادوروشها3-1 نمونهبرداری PAGEREF _Toc417219929 h 133-2 تهیهعصارهاسفنجدریایی PAGEREF _Toc417219930 h 143-2-1 تهیهعصارهاسفنجخشکشده PAGEREF _Toc417219931 h 143-3-2 تهیهعصارهالکلیاسفنج PAGEREF _Toc417219932 h 163-3 تهیهمیکروبوقارچهایبیماریزایانسان PAGEREF _Toc417219933 h 173-4کشتمیکروبوقارچ PAGEREF _Toc417219934 h 183-5 استخراج DNAوشناساییمولکولیاسفنجگونهcallyspongia sp. PAGEREF _Toc417219935 h 183-5-1 استخراجDNA PAGEREF _Toc417219936 h 183-5-2 بررسیکیفیتDNA PAGEREF _Toc417219937 h 193-5-3 PCR PAGEREF _Toc417219938 h 203-6 سنجشمیکروبی PAGEREF _Toc417219939 h 203-6-1آزمونحساسیتآنتیبیوتیککربیبایر PAGEREF _Toc417219940 h 203-6-2 بررسیاثرضدمیکروبیعصارهاسفنج . Callyslpongia spخشکشده PAGEREF _Toc417219941 h 203-7-3 بررسیاثرضدمیکروبیعصارهالکلیاسفنجCallyslpongia sp. PAGEREF _Toc417219942 h 213-6-4 بررسیاثرضدمیکروبیعصارهاسفنجمنجمدشدهCallyslpongia sp. PAGEREF _Toc417219943 h 213-6-5 (Minimum Inihibitory Concentration)MICو ) MBC (Minimum Bacteria Concentration PAGEREF _Toc417219944 h 213-7کدورتسنجیمحیطکشتمیکروبیمایع PAGEREF _Toc417219945 h 223-7-1تهیهسوسپانسیونمیکروبی 5/0 مکفارلند PAGEREF _Toc417219946 h 223-8-1رقتمهارکنندههایرشدمیکروبی PAGEREF _Toc417219947 h 223-8-2 دستگاهاسکتروفتومتری PAGEREF _Toc417219948 h 223-8 رقیقسازیعصارهاسفنجCallyslpongiasp.خشکشدهوسنجشMIC PAGEREF _Toc417219949 h 233-8-1رقیقسازی PAGEREF _Toc417219950 h 233-8-2MIC(Minimum Inihibitory Concentration) PAGEREF _Toc417219951 h 253-9 شمارشومحاسبهکلنیباکتری PAGEREF _Toc417219952 h 253 –10 کشتقارچی PAGEREF _Toc417219953 h 263-11عصارهالکلیغلیظشده PAGEREF _Toc417219955 h 26کلیهجدولونمودارهابانرمافزارMicrosoft Office Excel 2007طراحیورسمشدهاند. PAGEREF _Toc417219956 h 26فصلچهارم : نتایج4-2 خاصیتباکتریواستاتیکیوباکتریوسیدالیعصارهاسفنجCallyslpongiasp. PAGEREF _Toc417219959 h 294-3 بررسیقطرهالهعدمرشدباکتریبراثرتلقیحعصارهاسفنج Callyslpongia spدرمحیطکشتمیکروبی PAGEREF _Toc417219960 h 314-4 کدورتسنجیمحیطکشتدررقتهایمتفاوت PAGEREF _Toc417219961 h 324-5شمارشباکتریهایزنده PAGEREF _Toc417219962 h 334-6 نمودارمقایسهحداکثرقطرهالههایممانعتازرشدمیکروبیعصارهاسفنجدریایی. Callyslpongia sp PAGEREF _Toc417219963 h 344-7 غلیظسازیعصارهالکلیاسفنجدریاییsp.Callyslpongia PAGEREF _Toc417219964 h 354-8بررسیاثرضدقارچیعصارهاسفنجCallyslpongia sp. PAGEREF _Toc417219965 h 38فصلپنجم : بحثونتیجهگیری5-1 شناساییمولکولیگونهاسفنجCallyslpongia sp PAGEREF _Toc417219968 h 405-2 قطرهالهممانعتازرشدعصارهاسفنجCallyslpongiasp. PAGEREF _Toc417219969 h 405-3 (MIC( Minimum Inihibitory Concentration و(Minimum Bacteria Concentration)MBC PAGEREF _Toc417219970 h 405-4عصارهالکلیغلیظشده PAGEREF _Toc417219971 h 415-5 نتیجهگیریکلی PAGEREF _Toc417219972 h 425-6 پیشنهادات PAGEREF _Toc417219973 h 43منابعومآخذ PAGEREF _Toc417219974 h 44
فهرست جداول
عنوان صفحه
TOC o “1-1” h z t “جدول;1” جدول 2-1ترکیباتفعالزیستیودرصدفراوانیآنهادرعصارهاسفنجدریاییZygomycale sp. PAGEREF _Toc417220080 h 10جدول 4-1 قطرهالهعدمرشدمیکروبباتلقیحعصارههایمتفاوتاسفنجCallyslpongia sp. برحسبمیلیمتر PAGEREF _Toc417220081 h 32جدول 4-2 مقدارجذبنوریدرمحیطکشت PAGEREF _Toc417220082 h 33جدول 4-3 شمارشمیکروبیبهروشمحاسبهاستاندار PAGEREF _Toc417220083 h 34جدول4-4 جذبنوریعصارهA1غلیظشدهاسفنجدریاییsp.Callyslpongia PAGEREF _Toc417220084 h 36جدول 4-5 عصارهA2غلیظشدهاسفنجدریاییsp.Callyslpongia PAGEREF _Toc417220085 h 36جدول4-6 عصارهA3غلیظشدهاسفنجدریاییsp.Callyslpongia PAGEREF _Toc417220086 h 36
فهرست تصویر و نمودارها
عنوان صفحه
TOC o “1-1” h z t “اشکال;1″تصویر 3-1 محلنمونهبرداری PAGEREF _Toc417220140 h 13تصویر3-2 اسفنجدریاییCallyslpongia sp. ازجزیرههرمزخلیجفارس PAGEREF _Toc417220141 h 14تصویر 3-3 اسفنجخیسشدهدرحلالوفازمیانیایجادشده PAGEREF _Toc417220142 h 15تصویر3-4 محلولعصارهگیریبعدازفیلترکردنباکاغذصافیواتمنشماره 1 PAGEREF _Toc417220143 h 15تصویر 3-5 دستگاهروتاریHeidolph مدلLaboreta 4011digital PAGEREF _Toc417220144 h 15تصویر3-6 عصارهاسفنچبعدازتبخیرحلالبااستفادهازدستگاهروتاری PAGEREF _Toc417220146 h 16تصویر3-7محیطکشتاستافیلوکوکوساورئوس PAGEREF _Toc417220147 h 17تصویر 3-8 محیطکشتاشریشاکلای PAGEREF _Toc417220148 h 17تصویر 3-9 محیطکشتشیگلا PAGEREF _Toc417220149 h 17تصویر 3-10 اسفنجپودرشدهبااستفادهازنیتروژنمایع PAGEREF _Toc417220150 h 19تصویر 3-11 مقایسهمحلولهایمیکروبی 5/0 مکفارلندوکلریدباریم PAGEREF _Toc417220151 h 22تصویر3-12رقتهایمختلفعصارهاسفنجCallyslpongia sp. PAGEREF _Toc417220152 h 24تصویر 3-13 دستگاهاسپکتروفتومتریمدلUnico uv-1200 PAGEREF _Toc417220153 h 24تصویر3-14کلنیهایایجادشدهدرمحیطکشتمیکروبی PAGEREF _Toc417220154 h 26تصویرشماره 4-1مارکرco1 PAGEREF _Toc417220155 h 28تصویرشماره4-2 محدودهیباندهایPCR PAGEREF _Toc417220156 h 28تصویر 4-3خاصیتباکتریواستاتیکیعصارهE بر S.aureus PAGEREF _Toc417220157 h 29تصویر 4-4 خاصیتباکتریوسیدیعصارهالکلیبرمیکروبShiglla sp. PAGEREF _Toc417220158 h 29تصویر 4-5 خاصیتباکتریوسیدیعصارهالکلیبرمیکروبE.coli PAGEREF _Toc417220159 h 30تصویر 4-6 محیطکشتCandida albicanc PAGEREF _Toc417220161 h 30تصویر 4-7 محیطکشتPinicillum sp. PAGEREF _Toc417220162 h 30تصویر 4-8 محیطکشتAspergillus PAGEREF _Toc417220163 h 31نمودار4-1 حداکثرقطرهالهممانعتازرشدمیکروبیعصارهاسفنجCallyslpongia sp. PAGEREF _Toc417220165 h 35نمودار 4-2 مقدار MICباکتریاشریشاکلای PAGEREF _Toc417220167 h 37نمودار 4-3 مقدار MICباکتریشیگلا PAGEREF _Toc417220168 h 37نمودار 4-4 مقدارMICباکتریاستافیلوکوکوساورئوس PAGEREF _Toc417220169 h 38
فصل اولمقدمه و کلیات
-18859546228000
1-1 مقدمه1-2 معرفی اسفنجاسفنج های دریایی متعلق به سلسله یAnimaliشاخه ی Porifera زیر شاخه ی Celdulariaکه دارای ردههایCaleareaوGlassspongeوDemospongiaeمی باشندتا کنون بیش از هشت تا ده هزار گونه اسفنج دریایی شناسایی شده اند (Dhinakaranand Lipton, 2012).
اسفنج ها جانوران پرسلولی بدون ریشه متصل به بستر دریاها و فاقد لایه یا اندامک بافتی هستندآنهاجانورانی هستند که در محیط های دریایی از قطبی تا معتدل و استوایی یافت می شوند البته در نواحی قطبی در صخره های مرجانی فراوان تر می باشند. این موجودات با فیلتر کردن آب دریا از باکتری و میکروارگانیسم های دریایی تغذیه میکنند همچنین برخی از میکروارگانیسم ها با اسفنج زندگی همزیستی دارندو تا 40 درصد زیست توده ی اسفنج را در بر می گیرند که ممکن است تراکم آنهابه بیش از 2تا 3 برابر تعداد باکتری هایی که در حجم مشخصی از آب دریاموجود باشند برسند.اسفنج ها حجم زیادی از آب را با روند صافی خواری از سیستم عروقی وکانالی منحصر به فردخود پمپ می کننداز طریق فاگوسیتوز باکتریو مواد مغذی را از ستون آب جذب می کنند.از آنجایی که آب دریا به طور متوسط محتوی 1تا 5×106باکتری در میلی لیتر می باشد، مشکلات گرفتگی منافذ سیستم کانالی، فرم های بیوفیلم و فولینگ بر سطح اسفنج وجود ندارند(Thakur et al., 2003).
اسفنج ها مرفولوژیک و مکانیسم دفاع سلولی خاص ندارند و کمتر با میکروب بیماریزا آلوده می شوند (Newbold et al., 1999 ) به همین دلیل موفق ترین جانوران بنتیک از 800 میلیون سال پیش تاکنون می باشند (Dhinakaran and Lipton,2012).
1-3 اسفنج و میکروارگانیسم های همزیست اسفنج ها میزبان تعداد زیادی از 26 شاخه باکتری کشف شده در مطالعات اخیر می باشند.میکروب هامی توانند 50 تا 60 در صد زیست توده اسفنج میزبان را در اختیار گیرند و از این طریق در به دست آوردن مواد غذایی،سوخت وساز،تثبیت اسکلت اسفنج،پردازش مواد زاید و تولید متابولیست ثانویه نقش مهمی راایفا کنند. شواهد اخیر نشان داده اند که مواد فعال زیستی نتیجه تعامل مشترک بین اسفنج و میکروارگانیسم همزیست آنها می باشند(Zeng et al., 2013). باکتری هایی که بر سطح اسفنج ها زندگی می کنند از لحاظ دسترسی به مواد غذایی و محیط زندگی با هم در رقابت هستند. تولید متابولیت های ثانویه بوسیله ی باکتری های همزیست اسفنج بیشتر از تولیدباکتری های پلانکتونی است.چندین ترکیب با خواص درمانی مشخص و بالقوه از اسفنج ها بدست آمده که شباهت قابلتوجهی با متابولیت های میکروارگانیسم های مرتبط با آنها دارند از این رو باکتری های همزیست اسفنج یک منبع بسیار فعال برای تولید آنتی بیوتیک ها محسوب می شوند (Devi et al., 2010 ).
1-4 اهمیت کاربرد ارگانیسم های دریایی افزایش کاربردآنتی بیوتیک های خاص در پزشکی،دامپزشکی،کشاورزی، وجود مشکلات فراوان در بیماری های مشترک انسان و دام،مقاومت استافیلوکوکوس اورئوس به متی سیلین(MRSA)، مقاومت استافیلوکوکوس پنومونیه به پنی سیلین،مقاومت انتروکوکوس و مایکوباکتریوم توبرکلوزیس به وانکومایسین وهمچنین باکتری هایی عامل عفونیت بیمارستانی که حداقل 70 درصد از آنها به یکی از داروها ی درمانی مقاوم می باشند.از این رو در حال حاضر بیش از هر زمان دیگر نیاز به یافتن کلاس های جدید آنتی بیوتیکی جهت مبارزه با مقاومت دارویی (MDR)سویه های خاص با هدف منابع درمانی دریایی مورد توجه قرار گرفته است (Devi et al., 2010).
آلودگی های قارچی شیوع جهانی پیدا کرده و آمار مرگ و میر بالاییداشته است.برخی مطالعات نشان داده که مصرف داروهای ضد قارچی و ضد ویروسی توانایی سیستم ایمنی بدن را کاهش دادهو نیزمصرف داروهای ضد قارچی به دلیل اثرات جانبی محدوده شده اند. با وجود مقاوم شدن سویه های قارچی به تریازول(Triazol) بایستی ترکیبات جدیدتر و قوی تری جهت مهار رشد قارچ های بیماریزا و البته بدون اثرات جانبی استخراج شوند.(Joseph and Sujatha, 2011)
ارگانسیم های دریایی منابع غنی از متابولیت های ثانویه هستند ساختار ترکیبات جدید شیمیایی و فعالیت بیولوژیکی منحصر به فرد دارند. تاکنون افزون بر 15000 ترکیب مختلف از موجودات دریایی استخراج شده (Dhinakaran and Lipton, 2012)که بیش از 5000 نوع ترکیب و 800 آنتی بیوتیک جدید از 500 گونه ی اسفنج دریایی کشف شده است (Darah et al., 2011).
1-5اسفنج های دریایی منابع غنی از ترکیبات فعال زیستیازآنجایی که اسفنج ها دارای سیستم دفاعی کمی هستندو از نظر اکولوژی شیمیایی جهت دفع حیوان مهاجم توسعه ی کمی یافته است جهت بقاء گونه ی خود به توانایی آنها برای مقابله و تضعیف موجودات مزاحم زیستی ، مهار میکروب های بیماری زا و ارگانیسم های آلوده کننده ی دیگر بستگی دارد. (Newboldetal., 1999).
تحقیقات نشان داده که متابولیت های ثانویه ی اسفنج احتمالا نقش مهمی در دفاع اسفنج علیه برخی خطرات زیستی دارند (Newbold et al.,1999).درنتایج تحقیق دیگر بیان شده که تولید متابولیت های ثانویه اسفنج در حفظ زیست محیطی آنها در برابر مهاجمان،شکارچیان و دیگر رقبا نقش تعیین کننده ایدارند(Devi et al., 2010).در واقع اسفنج ها بیشترین تولید کننده ی ترکیبات جدید هستند که هر ساله بیش از 200 متابولیت از آن ها گزارش می شود علاوه بر این بیشتر ترکیبات مشتق شده از اسفنج مانندترکیبات ضد سرطانی و ضد التهابی در آزمایش های بالینی و پیش بالینی (Jonson et al.,2012). از رده ی Demospongiae می باشد (Dhinakaran and Lipton et al.,2012).
1-6 تنوع متابولیت های ثانویه اسفنج دریایی طیف وسیع متابولیت های ثانویه ازجمله مشتقات آمینواسیدها،نوکلئوزیدها، ماکرولیدها، پورفیرین ها، ترپنوئیدها، آلیفاتیک ها، اسیدپراکسیدها استرول ها، مواد زیست فعال استخراج شده ازاسفنج دریایی بوده و مشتقات ترپن ها،استرول ها،پپتیدهایحلقوی،آلکالوئیدها،اسیدهایچرب، پروکسیدهاوآمینواسیدها (اکثرأ هالوژنی می باشند ) از میکروارگانیسم های همزیست با اسفنج دریایی استخراج شده (Joseph and Sujatha, 2011 ) که در مواردخاص مربوط به بیوتکنولوژی مواد دارویی (با خاصیت ضدسرطانی،ضد باکتریایی،ضد قارچی،ضد ویروسی،ضدالتهابی)گسترش فراوانی یافته اند(Johnson et al., 2012).1-7نقش ترکیبات طبیعی دریایی در زندگی انساندر حال حاضر ترکیبات طبیعی نقش بسیار زیادی در علوم پزشکی و دارویی ایفا می کنند. در این میان ترکیبات طبیعی با منشاء دریایی در سال های اخیر بسیار حائز اهمیت می باشند. به نظر می رسد وجود ترکیباتی با ساختار استروژنی و اتم های هیدروژن دار (به دلیل محیط زیست جاندران دریایی در آب چنین ساختارهایی شکل می گیرند) این ویژگی آن ها را از سایر ترکیبات طبیعی متمایز می نماید(خاکشور و همکاران، 1391) .
شروع اولین مطالعات دارویی اسفنج ها سال 1950 با استخراج نوکلئوزیدهای spongothymidine وspongouridine از اسفنج دریاییCryptoethya crypta بوده که این نوکلئوزیدها پایه سنتز اولین عاملهای ضد سرطانی دریایی Ara-Cو ضد ویروسیAra-Aبوده اند. Ara-C برای درمان بیماری های لوسمی و لنفومی انسان کاربرد بالینی پیدا دارند (Dhinakaran and Lipton, 2102).
Nigrelli و همکاران در سال 1959 اولین گزارش عصاره ضد میکروبی اسفنج را ارائه کردند. بعداز آن شمار زیادی از گزارشات در زمینه استخراج عصاره ضد میکروبی از اسفنج دریایی به دست آمد امادراین میان بررسی هایی در مورد میکروارگانیسم های بیماری زای انسانوجود نداشته است (Newbold et al.,1999).
به دلیل افزایش بیماری های خطرناک از قبیل سل،ایدز،مالاریا و سرطان ها ایده ی کشف مواد جدید از موجودات دریایی و به طور خاص اسفنج ها اوج گرفت(Dhinakaran and Lipton, 2012).
1-8 متابولیت های فعال زیستی اسفنج دریایی با خواص دارویی1-8-1 متابولیت های اسفنج دریایی با خواص ضد پاتوژنی تحقیقات نشان داده استعصاره ی اسفنجHalicloa exigusعلیه قارچ هایAspergillus, Candida albicans , Cryptococcus neofromans, fumigatesوCandida
parapsiloisاثر ضد قارچی، عصاره ی اسفنج هایAmphimedon viridi وNeopetrosia sp.اثرضد لشمانیایی ،عصاره ی اسفنج هایChondrosia reticulate ,Halichondria sp.
وAxinyssa sp. خاصیت ضد سل،عصاره ی اسفنج Phakelliaventilabrum خاصیت ضد مالاریایی، عصاره ی اسفنجTopsentia sp.خاصیت قوی همولیتیک کننده اریتروسیت های خون تازه ی خوک و عصاره ی اسفنج Myrmekioderma styxخاصیت بارز هموگلوتینه کردن را داشته اند (Dhinakaran and Lipton,2012).
״Bugniو همکاران در سال 2004،همچنین Lu و همکاران در سال 2007از اسفنج Acanthella cavernosa در فلیپین یک سریKalihinol استخراج کردند که توانایی مهار باکتری سنتز کننده ی فولات (فولیک اسید) را دارند.( Joseph andSujatha, 2011)״
1-8-2 متابولیت های اسفنج دریایی با خواص ضد سرطانیدر سازمان ملی سرطان NCI (National Standards Institute)بیش از 90 ترکیب سیتوتوکسیک ضد تومور جدیدجهت بررسی اثر مثبت در بخش سلول های توموری بر حیوانات آزمایشگاهی مورد توجه قرار گرفت. مشکل بزرگ تولید داروها از موجودات دریایی جداسازی و خالص سازی خیلی اندک ماده زیست فعال طبیعی می باشد (Joseph and .Sujatha, 2011).
״ TuckerوAnil در سال2000 به اثر ضدباکتری باکتری های همزیست اسفنج Ircinia ramoseاشارهداشتند که اهمیت ضد توموری دارد و در مدل های پیش بالینی بر دامنه عظیم سل لاین ها موثر بوده است (Joseph and Sujatha, 2011)״.
1-8-3 متابولیت های اسفنج دریایی با خواص آنتی بیوتیکی اسفنج دریاییAplysina caissara متعلق به راسته یVerongidaدارای ترکیباتFistyralin-3 و 11-hydoxyaerothioninمی باشد که علیهE.coli و P.aeruginosa فعالیت متوسط آنتی بیوتیکی دارند.اسفنجIrciniasp. دارای مولکول هایی است که از نظر زیستی فعال هستند و نشان دهنده ویژگی های آنتی بیوتیکی قوی،ضد درد و ضد التهابی می باشند (Dhinakaran and Lipton,2012).
اسفنجAplysina cavernicola دارای ترکیباتAeroplysinin , aerthionin , و دیگر مشتقات دی برمو و دی کلروتیروزین است که دارای برخی فعالیت آنتی بیوتیکی علیهB.subtilis , P. vulgaris می باشد.از اسفنجSuberites domuncula یک لکتینKDa 27 خالص سازی شد که اثر ضد باکتری علیهE.coli و Staphlococcus aureusرا نشان داده است (Dhinakaran and Lipton,2012).
1-9 ترکیبات فعال زیستی اسفنج دریایی در مرحله کاربردبالینیپتانسیل برخی داروهای زیستی از تولیدات طبیعی مورد توجه بخش داروشناسی قرار گرفته اند که کاربرد های متنوع دارند.برای مثال نوکلوئید آرابینوز از اسفنج Cryptotethya crypta اثرضد ویروسی و ضدسرطانی داردو کاربرد بالینی نیز پیداکرده است. از اسفنج Luffariella variabilis مانوآلدئیدی بدست آمده که خاصیت ضدالتهابیدارد (Joseph and Sujatha, .2011).
بسیاری داروهای دریایی از تولیدات طبیعی بی مهرگان دریایی، بطور غالب ازاسفنج ها در مراحل پایانی آزمایش های بالینی یا در مرحله ی تجاری شدن می باشند برخی از این داروها)Ara-A ضد ویروس(،Ara-C )ضد سرطان(، مونوآلدئید(مهار کننده ی فسفولیپازA2 ) وارد بازار شده اند و IPL51602 (ضدالتهابی)،KRN7000(ضدسرطان)، LAF389(ضدسرطان)، HTI286(ضدسرطان)،Discodermlide (ضدسرطان) در مراحل آزمایش بالینی قرار گرفته اند(Joseph and Sujatha, 2011).
1-10اهمیت مسئلهبا توجه به افزایش مقاومت پاتوژن های بیماری زای انسانی امروزه تحقیقات در زمینه ی اثرات عصاره ی اسفنج های دریایی در زمینه ضد سرطانی،ضدمالاریایی،ضد التهابی،ضدمیکروبی،ضد قارچی،ضدسل ،ضدایدز و … در سراسر جهان به منظور استخراج مواد زیست فعال به عنوان داروی هایی با منشا زیستی ضروری می باشد.
1-11اهداف تحقيق:بررسی پتانسیل ترکیب زیست فعال اسفنج های خلیج فارس
استخراج عصاره ضد ميكروبي از اسفنج هاي خليج فارس
بررسی اثر عصاره استخراج شده بر پاتوژن های انسانی
سنجش حداقل غلظت مهار كنندگيMIC(Minimum inhibitory concentration) و حداقل غلظت باكتريايي MIB(Minimum concentration bacteria )فصل دوممروری بر پیشینه ی پژوهش2-1خاصیت ضد میکروبی باکتری های همزیست اسفنج دریاییNewbold و همکاران در سال 1999عصاره 33 گونه اسفنج دریایی را جهت بررسی اثر ضد میکروبی آنها علیه میکروب های دریایی استخراج کرده که 48% از آنها حداقل بر یک باکتری اثر مهار کنندگی رشد را نشان دادند(Newbold et al., 1999).
2-2 خاصیت ضد باکتری عصاره اسفنج دریاییSaid و همکاران در سال 2010 از میان 18 عصاره اسفنج دریایی بررسی شده جهت سنجش اثر ضد میکروبی، 12عصاره(66.7%) نشان دهنده فعالیت ضد میکروبی بر یک یا چند میکروب از درجه مقیاس تاثیر ضعیف تا قوی بودند.وی قطر ناحیه مهارکنندگی 6 تا 10 میلی متر را ضعیف و قطر 11تا 20 میلی متر را خوب و بیشتر از 20 میلی متر را قوی در نظر گرفت. طبق مشاهدات وی عصاره ی اتیل استات از اسفنج گونه هایHalichondrida sp و Oceanopia spبر مخمر Candidaalbicans اثر مهار کنندگی خوب را نشان دادند .
عصاره اتیل استات اسفنج گونه های .Oceanopia sp،Agelas mauritaniaHymeneciadon sp. وعصاره ی هگزانTedaniasp.بر قارچCryptococcus neoformans نشان دهنده اثر خوب تا قوی می باشد .
عصاره یHalichondria spبر باکتری Bacillus anthracisاثر قوی و برProteus mirabilis وStaphlococcus aureusاثر خوب را نشان داد. عصاره اتیل استات Oceanopia sp. بر Bacillus anthracis ، Proteus Mirabilis، S. aureus وShigella dysentriae اثر مهار کنندگی خوب را نشان داد.در میان 18 عصاره مطالعه شده 6عصاره (33.3%) هیچ اثر ضد باکتری یا ضد قارچی نداشته اند و شامل عصاره اتیل استات اسفنج دو گونه ی .Cliona sp،یک گونه ازHalichondria sp.،یک گونه ازPseudoceratina clavata و یک گونه از Suberites sp.و همچنین عصاره ی هگزانی .Myxillina sp می باشند(Said et al., 2010).
2-3 عصاره متانولی ضدباکتریایی و ضد قارچی اسفنج Haliclona sp.Darah وهمکاران در سال 2011 نمونه ی اسفنجHaliclona sp.از سواحل مالزی را خشک کرده و عصاره متانولی آن را تهیه نموده بر کشت های میکروبی باکتری گرم مثبتMRSA (استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین)، گرم منفی، قارچ هاو مخمرهایC.albicans وutillisC.آزمایش کردند. عصاره متانولی برB.cereus, B.,A.anitratus ,ErwiniaspB.subtilis,spizizenii.و MRSA موثر بوده در حالی قارچ ها و مخمر های دیگر هیج نوع حساسیت به این عصاره نداشته اند.
2-4 عصاره متانولی ضدباکتریایی و ضد قارچی اسفنج Sigmadocia pumila ایساک و لیپتون در سال 2012 با تهیه عصاره متانولیاسفنجSigmadocia pumila سواحل هند و سنجش آن بر میکروب های بیماری زای انسان از جمله باکتری های گرم منفیE.coli ,K pneumonia,P. putida ,S. liquefaciene اثر مهار کنندگی رشد را نشان داد در حالی که بر باکتری های گرم مثبت جز S. aureus بر سویه های دیگر بی اثر بود .(Isaac and Lipton, 2012)
2-5 عصاره متانولی ضدباکتریایی و ضد قارچی اسفنج Zygomycale sp.Manjusha و همکاران (2012) عصاره متانولی اسفنج دریاییZygomycale sp. تهیه و بر چند سویه باکتری و قارچ بیماری زای انسانی بررسی کرده اند، این عصاره اثر ضدباکتری علیه باسیلوس مگاتوریوم،کلیبسلا پنومونیه ،استرپتوکوکوس پیوژنز و اثر ضد قارچی علیه Rhizomucor miehei، کاندیدا آلبیکنس،آسپیرژیلوس نیجر و آسپیرژیلوسفمگاتوس را نشان داد،عصاره ای اسفنج بر باکتری گرم مثبت 77%، گرم منفی35% و بر مخمر %32 اثر مهار کنندگی دارد،با تجزیه و تحلیل عصاره بوسیله کروموتوگرافی GC-MS طیف گسترده ای از مواد شیمیایی با عملکرد متنوع در میان مواد زیست فعال شناسایی شده که تنوع پلی کیتیدها،آلکالوئیدها ،اسیدهای چرب ، پپتیدها و ترپنوئیدها بیشتر بوده که دارای اثر ضدمیکروبی، ضد سرطانی و ضد توموری می باشند.
جدول 2-1ترکیبات فعال زیستی و در صد فراوانی آن هادرعصارهاسفنج در یایی Zygomycale sp.
(Manjusha et.al.,2012)
2-6 بررسی اثر ضد قارچی چهارنوع عصاره از نه گونه اسفنج دریاییPalpandi و همکاران )2013( نه گونه اسفنج دریایی از آبهای ساحلی جنوب شرقی هند را جهت بررسی اثر ضد قارچی عصاره آنها جمع آوری کرده سپس عصاره هایی با حلال های متفاوت از جمله عصاره اتانولی ، متانولی، استون و کلروفرمی به دست آوردند و علیه 9 سویه قارچ بیماریزا انسانی بررسیکرده،نتیجه بررسی آنها 4گونه اسفنج از رده یKeratosida(Psammaplysilla, spongia officinalis Var.ceylonesis, Hyattella cribriformis,purpurea, Dysiclea fragilis) نسبت به اثر ضد قارچی عصاره کلروفرمی می توان در تهیه داروهای منحصر به فرد از آنها استفاده کرد، این رده اسفنج بر قارچ هایC.albicans, A.niger, A.fumigatus, A.flavus موثربوده اند. Palpandi وهمکاران ذکر کردند که عصاره های متانولی و استونی در این تحقیق اثر ضد قارچی ندارند.
2-7 خواص ضد باکتریایی عصاره اسفنج Axinella sinoxea از جزیره لارک خلیج فارسدر تحقیق ناظمی و همکاران در سال 1390 عصاره ها یی از اسفنج دریاییAxinella sinoxeaدر غلظت های متفاوتی مورد آزمایش مهار کنندگی رشد باکتریایی قرار گرفت که حداقل غلظت مهار رشد عصاره دی اتیل اتری برای E.coli برابر10 میلی گرم بر میلی لیتر و عصاره متانولی 40 میلی گرم بر میلی لیتر می باشد و عصاره آبی بی اثر بود. عصاره متانولی ،دی اتیل اتری و آبی بر باکتری aeruginosaP. بی اثر بوده و توانایی مهار رشد باکتری را نداشته اند حداقل غلظت مهار رشد باکتری عصاره دی اتیل اتری بر باکتری B.subtilisبرابر 20 و عصاره متانولی 40 میلی گرم بر میلی لیتر گزارش شدعصاره آبی بر این باکتری نیز بی اثر است و حداقل غلظت مهار رشد عصاره دی اتیل اتر بر باکتری S.aureus برابر 075/0و عصاره متانولی 10 میلی گرم بر میلی لیتر و عصاره آبی بی تاثیر گزارش شد.
فصل سوممواد و روش ها-38735714375003-1نمونه برداریدر مهر ماه 1393نمونه برداری یک گونه اسفنج دریایی با روش SCUBA از اعماق 15 تا 20 متری جزیره هرمز انجام شد(تصویر شماره3-1). طبق گفته غواصان این اسفنج بر سازه کشتی قدیمی غرق شدهقرار داشت(تصویر شماره3-2).نمونه هادر محل با آب دریا شسته شده تا رسوبات و گل ولای آنها تمیز شود سپس مقداری از نمونه ها درالکل 100% (Palpandi et al., 2013)و مقداری نیز در هوای اتاق و دور از تابش نور مستقیم خورشید جهت خشک شدن قرار گرفتندDarah et al., 2011)( بخشی از نمونه در ازت مایع به آزمایشگاه منتقل شدند(Zeng et al.,2013 ).

تصویر 3-1 محل نمونه برداریدر تصویر فوق محل نمونه برداری با نشانک قرمز رنگنشان داده شده است.

تصویر3-2 اسفنج دریاییCallyslpongia sp. از جزیره هرمز خلیج فارس3-2 تهیه عصاره اسفنج دریایی3-2-1 تهیه عصاره اسفنج خشک شدهنمونه اسفنج خشک شده را با اسکالپل به قطعات ریز درآورده در ظرف شیشه ای درب دار ریخته و نسبت حجم1 : 1 از حلال ها را روی آن ریخته (حجم 20میلی لیتر متانول و 20 میلی لیتر دی کلرومتان ) درب بطری را محکم بسته و به مدت 24 ساعت در محلی تاریک و دور از گرما قرار دادهDarah et al., 2011)(،بعد از24 ساعت محلول یک فاز شیری رنگ در وسط و دو فاز کاملا شفاف بالا و پایین آنایجاد کرده(تصویرشماره 3-3).بطری را چند مرتبه به آرامی هم زده سپس قطعات اسفنج را فشرده از بطری خارج کرده و جهت حذف رسوبات اضافی محلول را با استفاده کاغذ صافی واتمن شماره 1 فیلتر کرده حلال اضافیمحلول بدست آمده (تصویر شماره 3-4)را با استفاده از دستگاه روتاری Heidolph مدل Laboreta 4011digital (تصویر شماره 3-5) با تنظیم دمای 40 درجه سانتی گراد، چرخش 100 دور در دقیقه و ایجاد شرایط خلاء حذف کرده، حجم نهایی عصاره 15میلی لیتر بدست آمد با حرف لاتین D نام گذاری شده(تصویر شماره 3-6) بعد از رسیدن دمای عصاره به دمای محیط در دمای 4 درجه سانتی گراد جهت آزمایشات بعدی نگهداری شد.

تصویر 3-3 اسفنج خیس شده در حلال و فاز میانی ایجاد شده
تصویر3-4 محلول عصاره گیری بعد از فیلتر کردن با کاغذ صافی واتمن شماره 1
تصویر 3-5 دستگاه روتاری Heidolph مدل Laboreta 4011digitalتصویر3-6 عصاره اسفنچ بعد از تبخیر حلال با استفاده از دستگاه روتاری3-3-2 تهیه عصاره الکلیاسفنجنمونه اسفنجی را که در الکل نگهداری شده بود از الکل خارج کرده در محیط آزمایشگاه برکاغذ صافی تمیز قرار داده تا الکل آن تبخیر شود سپس چندین مرتبه با سرم فیزیولوژی استریل شستشو داده و دوباره تا خشک شدن آن صبر کرده اسفنج را به قطعات ریزی در آورده در بطری شیشه ای درب دار قرار داده سپس نسبت حجم 1 : 1 از حلال ها را روی آن ریخته (حجم 15 میلی لیتر متانول و 15 میلی لیتر دی کلرومتان برای 50 گرم اسفنج بعد از تبخیر الکل) درب بطری را محکم بسته و به مدت 24 ساعت در محلی تاریک دور از گرما قرار داده بعد از گذشت 24ساعت سه فاز حلال بدست آمده بود بطری را چند مرتبه به آرامی هم زده و سپس قطعات اسفنج را فشرده و از بطری خارج می کنیم محلول را جهت حذف رسوبات اضافی با استفاده از کاغذ صافی شماره 1 واتمن فیلتر کرده محلول بدست آمده با استفاده از دستگاه روتاریحلال اضافیرا حذف کرده10 میلی لیتر حجم نهایی عصاره بدست آمدهبا حرف لاتین E نام گذاری شد. عصاره بدست آمده در دمای 4 درجه سانتی گراد نگهداری شد(Palpandi et al., 2012).
3-2-3تهیه عصاره اسفنج منجمد
اسفنج منجمد در فریز 80- روی کاغذ صافی تمیز قرار داده تا یخ آن ذوب شود سپس با سرم فیزیولوژی استریل شسته دوباره تا خشک شدن آب آن صبر کرده اسفنج را به قطعات ریز در آورده و نسبت حجم 1:1 حلال (Newbold et al., 1999) روی آن ریخته و مانند مراحل بند فوق ادامه می دهیم
3-3 تهیه میکروب و قارچ های بیماری زای انسان جهت انجام این پروژه سعی شده از میکروب و قارچ های بیماری زای انسان استفاده گردد، میکروب ها از آزمایشگاه میکروبیولوژی بیمارستان ولی عصر خرمشهر شاملباکتری گرم منفی اشریشاکلای، باکتری های گرم مثبت استافیلوکوک اورئوس، گونه شیگلا (تصاویر 3-7،3 -8 و3-9) بوده است. نمونه های قارچ از بخش قارچ شناسی دانشگاه جندی شاپور اهوازشامل آسپرژیلوس فلاوئوس،پنی سیلیوم و مخمر کاندیدا آلبیکنستهیه گردید.
3422651017270
تصویر3-7محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس12852401945640تصویر 3-8 محیط کشت اشریشاکلای00تصویر 3-8 محیط کشت اشریشاکلای-1819275859155تصویر 3-9 محیط کشت شیگلا00تصویر 3-9 محیط کشت شیگلا
3-4کشت میکروب و قارچبعداز انتقال میکروب و قارچ ها به آزمایشگاه میکروبیولوژی دانشگاه در محیط کشت تازه (میکروب در نوترینت آگار و قارچ در ساب دکستروزآگار)کشت داده شدند.دمای انکوباتور جهت رشد میکروب 37 درجه سانتی گراد به مدت 24 تا 48 ساعت و برای قارچ 30درجه سانتی گرادبه مدت 24تا 72 ساعت می باشد (Darah et al., 2011).
3-5 استخراج DNAو شناسایی مولکولی اسفنج گونه callyspongia sp.3-5-1 استخراجDNAمقدار 80 تا 100 گرم ازنمونه اسفنجی که در الکل نگهداری شده بود را بر فویل آلومینیومی استریل قرار داده بعداز تبخیر الکل آن در هاون چینی آزمایشگاهی استریل با کمی نیتروژن مایع پودر کرده (تصویر شماره 3-10 )سپس پودر اسفنج را در میکروتیوب ریخته مقدار 630 میکرولیتر محلول1%CTAB(در دمای 60 درجه سانتی گراد بن ماری گرم شده)بر آن ریختهسپس 70 میکرولیتر2%SDS (pH برابر8)و5تا7 میکرولیتر پروتئیناز Kبه آن افزودهوبه مدت یک شب در بن ماری 55 درجه سانتی گراد قرار داده شد.درمرحله بعدی استخراج DNA میکروتیوب ها را از بن ماری خارج کرده 240 میکرولیتر محلول نمک طعام 5/1 مولار، 2 میکرولیتر بتا کاپتواتانول(Kennedy et al., 2008)به آن اضافه کرده و برای تسهیل لیز شدن بافت اسفنجی میکروتیوب ها را در بن ماری 37 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه گذاشته، در مرحله بعد 250 میکرولیتر کلروفورم (زیر هود اضافه می شود) اضافه کرده و15 دقیقه در 12000 دور و دمای 4 درجه سانتی گراد سانتریفیوژمی شوند et al.,2008). (Kennedy.

تصویر 3-10 اسفنج پودر شده با استفاده از نیتروژن مایعدر مرحله بعد فاز بالایی را به آرامی با سمپلر استریل جدا کردهدر میکروتیوب جدید ریخته و 700 ماکرولیتر ایزوپروپانول (از قبل در فریز بوده است) اضافه کرده به آرامی میکرو تیوب ها را سر و ته کرده و مجددا در 12000 دور دمای 4 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ کرده رسوب سفید رنگ ته نشین شده توده DNA می باشد.ایزوپروپانول را به آرامی ریخته، در هوای اتاق 3 تا 4 دقیقه قرار داده سپس مقدار 500 ماکرولیتر الکل 70 درصد با 8000دور، دمای 4 درجه سانتی گرادبه مدت 5 دقیقه سانتریفیوژکردهفاز رویی را خالی کرده و برای تبخیر الکل به مدت 30 دقیقه میکروتیوب را در مکان تمیز در آزمایشگاه قرار داده سپس 50 تا 100 میکرولیتر آب مقطر استریل درون میکروتیوب ریخته و در یخچال نگهداری شد (Kennedy et al.,2008).
3-5-2 بررسی کیفیتDNAجهت اطمینان از بدست آمدنDNA مطلوب محلول نهایی فوق از ژل آگاروزراناستفاده کردهبه این صورت که 3/0 گرم آگاروز را با 30 میلی لیتر محلول TE حل کرده،بعد از ژله ای شدن، DNA را با سمپلر استریل درون چاهک ها تزریق کرده سپسبا استفاده از دستگاه الکتروفوروز افقی با ولتاژ 75 به مدت 40 دقیقه این عمل انجام گرفت.
3-5-3 PCR مواد PCR عبارت اند ازµ5/0dNTPs ، بافرµ5/2(Tris،KCL ،pH 8/4 )، µ1MgCL2، پرایمرهاµ1،Taq DNA پلیمراز µ3/0و رشته های الگو Co1MT- µ1. دمای موثر در فرآیندPCR 50 درجه سانتی گراد بوده است (Kennedy et al.,2008). بعد از بارگذاریمحصول PCR بر ژل آگاروز مقدار باندهای بدست آمده را با استفاده از مارکر DNA Ladder1Kb –RTUمقایسه گردید)تصویر 3-13 ).
3-6سنجش میکروبی3-6-1آزمون حساسیت آنتی بیوتیک کربی بایرآزمون کربی بایر سنجش حساسیت باکتری نسبت به رقت های مختلف آنتی بیوتیک استبه این صورت که دیسک های آغشته به آنتی بیوتیک را بر محیط کشت باکتری قرار می دهند در اطراف دیسک باکتری رشد نمی کند قطراطراف دیسک را منطقه ی مهاری رشد می نامند. اندازه قطر این منطقه بستگی به میزان اثر آنتی بیوتیک بر رشد آن باکتری دارد.هرچه آنتی بیوتیک اثر قویتری داشته باشد منطقه مهاری بزرگتری ایجاد می گردد.غلظت آنتی بیوتیک با دور شدن از دیسک کمتر می شود در نتیجه مقدار کلنی ها نزدیک تر کمتر یا بدون هیچ کلنی می باشد از این برآورد برای میزان انتشار اثر آنتی بیوتیک استفاده می شود(Johnson et al.,2012).
مواد ضدباکتری به دو دسته موادباکتریواستاتیکی یا مهارگر باکتری و باکتریوسیدالی یا مواد کشندهباکتری تقسیم می شوند.باکتریواستاتیک به هر ماده ای که می تواند رشد باکتریها را متوقف واز تقسیم باکتری جلوگیری کند، باکتریوسیدال به موادی که قابلیت نابود سازی مستقیم باکتری را داشته باشد می گویند.
3-6-2 بررسی اثر ضد میکروبی عصاره اسفنج . Callyslpongia sp خشک شدهجهت سنجش اثر ضد میکروبی عصاره اسفنج، ابتدا محیط کشت مولر هینتون آگار تهیه شد سپس هریک از میکروب ها به روش خطی کشت داده شدند و مقدار 20 میکرولیتر از عصاره Dبر دیسک دیفیوژن بلانک 6 میلی متری ریخته با پنس استریل به آرامی روی محیط کشت درنقاط مختلف قرار داده، برای کنترل منفی از حلال هایی که عصاره از آن تهیه شده بود استفاده گردید و برای کنترل مثبت دیسک آنتی بیوگرام نیتروفلوستاتین و جنتامایسین به کار رفت.قطر هاله عدم رشد باکتریبا استفاده از خطکش میلی متری اندازه گیری شد (et al.,2011. Darah).
3-7-3بررسی اثر ضد میکروبی عصارهالکلی اسفنج Callyslpongia sp.کشت میکروب و کنترل منفی و مثبت مانند بندفوق) 3-6-2) انجام شد و قطر هاله ایجاد شده با استفاده از خط کش میلی متریاندازه گیری شد.
3-6-4بررسی اثر ضد میکروبی عصاره اسفنج منجمد شده Callyslpongia sp.کشت میکروب و کنترل منفی و مثبت مانند فوق) 3-6-2) انجام شد و قطر هاله ایجاد شدهبا استفاده از خط کش میلی متریاندازه گیری شد.
3-6-5(MinimumInihibitory Concentration)MICو )MBC(Minimum BacteriaConcentrationMIC(MinimumInihibitory Concentration)حداقل غلظت مهاری یا غلظتی از آنتی بیوتیک است که می تواند رشد باکتری را در شرایط آزمایشگاهی مهار کند(Subramani et al.,2013). در این تحقیق سه رقت از عصاره تهیه شد و هریک در محیط کشت مایع نوترینت براث بر میکروب ها تلقیح شد، بعد از 24 ساعت انکوباسیون کدورت محیطکشت ها با دستگاه اسپکتروفتومتری اندازه گیری شد.
MBC(Minimum BacteriaConcentration) حداقل غلظت باکتری یا حداقل تعداد کلنی باکتری می باشد.اگرهریک ازMIC بر محیط کشت مولر هینتون آگارکشت داده شود تعداد کلنی ایجاد شده را شمارش کرده مقدار MBC به دست خواهد آمد. نسبتMIC به MBC شاخص باکتریواستاتیک به باکتریوسیدال می باشد(Johnson et al.,2012).
3-7کدورت سنجی محیط کشت میکروبی مایع3-7-1تهیه سوسپانسیون میکروبی 5/0 مک فارلندمقدار 175/1 گرم کلرید باریم را در 100 سی سی آب مقطر حل کرده در ارلن دیگر اسید سولفوریک 1% تهیه کرده سپس 5/0 سی سی محلول کلرید باریم را به 5/99 سی سی اسید سولفوریک 1%اضافهکرده حجم نهایی را به 100 سی سی رسانده، محلول بدست آمده کدر همان کدورت 5/0 مک فارلند معادل کدورت 108×1 باکتری می باشد(Darah et al.,2011).
درتصویر 3-18 لوله آزمایش سمت راست حاوی سوسپانسیون میکروبی، لوله سمت چپ محلول 5/0 مک فارلند ولوله وسط آب مقطر به عنوان شاهد می باشد.

تصویر 3-11 مقایسه محلول های میکروبی 5/0 مک فارلند و کلرید باریم3-8-1رقت مهار کننده های رشد میکروبیدر زیست شناسی و پزشکی رقت به منظور کاهشغلظت موجودات زنده ی میکروسکوپی یا تعداد سلول های نمونه مورد استفاده قرار می گیرد .به عنوان مثال تعداد و اندازه ی کلنی باکتری ها در پلیت آگار در یک زمان معین رشد وابسته به غلظت آنهاست بیان مقدار حداقل غلظتی که می تواند اثر مهار کنندگی رشد میکروبی را داشته باشداست (http://en.wikipe dia.org/wiki/serial_dilution).
3-8-2دستگاه اسکتروفتومتریدستگاه اسپکتروفتومتری جهت سنجش مقادیر کدرورت محلول ها می باشد.هر ترکیب در محدوه ی خاصی از طول موج نور راعبور می دهد.این محدوه تجربی بدست می آید.اسپکتروفتومتری اندازه گیری جذب یا انتقال نور توسط ماده شیمیایی می باشد .اگر نمونه هیچ نوری را جذب نکند یعنی تمام نور را عبور داده در این صورت نمونه روشن به نظر می رسد و اگر نمونه تمام نور را جذب کند و هیچ نوری را عبور ندهد نمونه تیره می باشد.طیف سنج مرئی را در محدوه ی ماورابنفش(400-185 نانومتر)و در محدوه ی (700-400نانومتر) از اسپکتوفتومتری الکترومغناطیسی قابل مشاهده است .در طیف سنج IRمحدوده ی 700-1500 نانومتر اسپکتوفتومتری مادون قرمز قابل مشاهده است .نمونه های آزمایشگاهی در این تحقیق با طیف 610نانومتر سنجیده شد (Said et al., 2010).
در این تحقیق اندازه گیری مقدار کدورت محیط های کشت میکروبی بعداز اضافه عصاره به آن می باشد به این صورت که مقداری از محیط کشت انکوباته شده را در جایگاه نمونه قرار داده نور از آن جایگاه عبور کرده و برحسب روشنی و تیرگی آن،جذب نمونه می شود بقیه نوری که از نمونه عبور می کند با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود.
(3-1) T=ITI0IT مقدار نوری است که از جایگاه نمونه عبور می کند.
I0 مقدار نوری است که بعد از جذب از نمونه عبور می کند.
مقدار جذب نور از فرمول زیر محاسبه می شود
A=-logT =-logITI0(3-2) A نور جذب شده توسط نمونه
T مقدار نوری که از نمونه عبور می کند
3-8 رقیق سازی عصاره اسفنج Callyslpongiasp. خشک شده و سنجش MIC3-8-1رقیق سازی در این تحقیق رقیق سازی عصاره به این صورت که رقت شماره یک عصاره با برداشتن 3 میلی لیتر از عصاره و اضافه کردن 7 میلی لیتر آب مقطر استریل به آن (رقت شماره1)، رقت شماره دو نیز 3 میلی لیتر از رقت شماره یک برداشته و به آن7میلی لیتر آب مقطر استریل افزوده و برای تهیه رقت شماره سه از رقت شماره دو، 3 میلی لیتر برداشته و با 7 میلی لیتر آب مقطر استریل مخلوط شده است.
بعد از تهیه سه رقت متفاوت 1، 2 ، 3 (تصویر شماره3-12) محیط کشت نوترینت براث(NB)25 میلی لیتر، 250 ماکرولیتر سوسپانسیونباکتری 5/0 مک فارلند، 20 ماکرولیتر از رقت مورد نظر در لوله های آزمایش اضافه کرده و در انکوباتور با دمای ساعت 18 مدت به℃37قرار داده سپس بادستگاه اسپکتروفتومتری مدل Unico uv-1200 (تصویر شماره3-13)، طول موج610 نانومترمقدار جذب و عبور نور اندازه گیری گردید.لوله شاهد محیط کشت بلانک حاوی نوترنیت براث و میکروب مورد نظر و برای کنترل منفی نوترینت براث، سوسپانسیون باکتری و حلال،کنترل مثبت نوترینت براث، سوسپانسیون باکتری و دیسک آنتی بیوگرام اضافه گردید (Darah et al.,2011).

تصویر3-12 رقت های مختلف عصاره اسفنج Callyslpongia sp.
تصویر 3-13 دستگاه اسپکتروفتومتری مدل Unico uv-12003-8-2MIC(MinimumInihibitory Concentration)با دستگاه اسپکتروفتومتری مقدار عبور نوراندازه گیری و با استفاده از فرمول 3-2 جذب نور محاسبه شد. مقدار نور جذب شده توسط هریک از نمونه ها به اثر گذاری عصاره و رقت موثر آن در ممانعت از رشد باکتری بستگی دارد. شاهد NB(نوترینت براث)با جذب برابر (01/0)شاهد بلانک برای همگی میکروب ها در نظر گرفته شد. برای باکتری اشریشاکلای پارامترهای، NB+Ecoli (نوترینت براث و باکتری اشریشاکلای)با جذب 1/3 به عنوان کنترل مثبت NB+E.coli+GM(باکتری اشریشاکلای به همراه نوترینت براث و جنتامایسین)با جذب 5/0 به عنوان کنترل منفی تهیه گردید.NB+shiglla(نوترینت براث وشیگلا)با جذب (3/3)به عنوان کنترل مثبت NB+Shiglla+GM(نوترینت براث،شیگلا و جنتامایسین)با جذب 5/0 به عنوان کنترل منفی،NB+S.aureus(نوترینت براث و استافیلوکوکوس اورئوس)با جذب 1/2 کنترل مثبت +GMaureusNB+S. (نوترینت براث،استافیلوکوکوس اورئوس و جنتامایسین)با جذب (9/0)به عنوان کنترل منفی تهیه گردید سپس هر یک از باکتری ها را با هریک از رقت های عصاره به طور جداگانه در لوله آزمایش حاوی نوترینت براث قرار داده شد و بعد از سپری شدن مدت رشد با دستگاه اسپکتروفتومتری در طول موج 610 نانومتر اندازه گیری شد.3-9 شمارش و محاسبه کلنی باکتری الف) شمارش کلی میکروبی ( محاسبه استاندارد): جهت شمارش پلیت هایی انتخاب می شوند که بین 30 تا 300 کلنی داشته باشند، برابر میانگین تعداد کلنی های شمارش شده در دو پلیت ضرب در ضریب رقت بکار رفته است .
ب) محاسبه تخمینی: اگر در تمام رقت ها بیش از 300 کلونی در هر پلیت دیده شود ، سطح هر پلیت را به شعاع های مناسب تقسیم می کنیم و کلنی ها را در یک قسمت شمارش کرده و سپس تعداد کل را در ضریب مناسب ضرب می کنیم. میانگین شمارش را در دو پلیت محاسبه و در ضریب رقت ضرب و نتیجه را به عنوان تخمین شمارش کلنی گزارش می کنند.برای محاسبه MBCاز هر لوله آزمایش کهMIC آن تعین شد مقدار 20 میکرولیتر بر محیط کشت مولر هینتون آگارتلقیح شد. بعد از 24 ساعت انکوباسیون، کلنی های ایجاد شده(تصویر 3-21) بر سطح محیط کشت شمارش شد(Darah et al 2011).در این تحقیق تعداد کلنی ها از روش محاسبه ی استاندار شمارش شد.

تصویر3-14کلنی های ایجاد شده در محیط کشت میکروبی3–10 کشت قارچیهمه ی عصاره های اسفنج بر تمام محیط های کشت قارچ آسپرژیلوس فلاوئوس، پنی سیلیوم و مخمر کاندیدا آلبیکنس بدون اثر مهار رشد و کشندگی بوده اند.3-11عصاره الکلی غلیظ شدهدر این تحقیق جهت سنجش اثر عصاره گونه اسفنجCallyslpongia sp. با افزایش غلظت نسبت به کاهش حجم آن عصاره بر کشت باکتری نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای غلیظ سازی عصاره اولیه (حجم50میلی لیتر) وقتی که عصاره در دستگاه روتاری جهت حذف حلال قرار گرفته است با حذف بیشتر حلال مقداری از عصاره را برداشته A1نام گذاری شد، عصاره اولیه مجددا جهت حذف حلال بیشتر در روتاری قرار گرفت حجم آن به 25 میلی لیتر رسیدو با A2نام گذاری شد.برای سومین بار این عمل تکرار شد و حجم نهاییبه 10 میلی لیتر با نام A3 تهیه گردید.اثر 20، 30 و 40 میکرولیتر از هریک از عصاره های بر 5 میلی لیتر محیط کشت نوترینت براث و 1 میلی لیتر سوسپانسیون میکروبی مک فارلند بعد از انکوباته کردن مقدار جذب و عبور نور با دستگاه اسپکتروفتومتری در طول موج 260 نانومتر اندازه گیری گردید.کلیه جدول و نمودار ها با نرم افزار Microsoft Office Excel 2007 طراحی و رسم شده اند.فصل چهارمنتایج4-1 شناسایی مولکولی اسفنج گونه Callyspongiasp.
باندهایPCRبا استفاده از مارکر Co1(تصویر شماره4-1)ایجاد شده در محدوده bp500 قرار دارند(تصویر شماره4-2)بعد از توالی خوانیگونه،اسفنج Callyslpongiaspجزیره هرمزبه شماره ثبت ژنیBGPM-2012با مقایسه سایر توالی گونه های ثبت شده و NCBIتایید شد در ضمن نتیجه ای از تحقیق میکروبی وبررسی قبلی این گونه در خلیج فارس ایران یافت نشد.

تصویر شماره 4-1مارکر co113208052768510000bp
0010000bp
1320801628775250bp
00250bp
1231901178560750bp
00750bp
1320801339215500bp
00500bp
5670551446530001224915145351500
تصویر شماره4-2 محدوده ی باندهای PCR4-2 خاصیت باکتریواستاتیکی و باکتریوسیدالی عصاره اسفنج Callyslpongiasp.نسبت MIC به MBC شاخص باکتریواستاتیک به باکتریوسیدال می باشدهاله ایجاد شده به معنی عدم رشد میکروب می باشد.عصاره E بر S.aureus خاصیت باکتریواستاتیکی(تصویر 4-3 ) وخاصیت باکتریو سیدالی عصاره الکلی بر میکروب های شیگلا (تصویر 4-4) و اشریشیاکلای (تصویر شماره4-5)داشته است.بعد از تلقیح عصاره به محیط کشت، مشاهده میکروب با میکروسکوپ نوری و مقایسه آن با میکروب بدون تلقیح عصاره در محیط کشت لیز شدن وتغییر فرم کلنی میکروب که نشانه توقف رشد باکتری استهمچنین اثر گذاری عصاره بر مرحله ای از رشد آن قابل ملاحظه است.
تمام عصاره ها بر رشد قارچ های مورد آزمایش بی اثر بوده اند .همانطور که در تصاویر 4-6،4-7 و4-8 قابل مشاهده است آنتی بیوتیک نیستاتین در تمام محیط کشت های قارچی هاله ای عدم رشد واضح و نسبتا بزرگی ایجاد کرده اما اطراف دیسک آغشته به عصاره هاله ای ایجاد نشده و کلنی ها در مجاورت دیسک عصاره به خوبی رشد کرده اند .
3188335550545دیسک آغشته به عصاره اسفنج
دیسک آغشته به آنتی بیوتیک
دیسک آغشته به حلال
00دیسک آغشته به عصاره اسفنج
دیسک آغشته به آنتی بیوتیک
دیسک آغشته به حلال

تصویر 4-3خاصیت باکتریواستاتیکی عصارهE بر S.aureus23876001016635عصاره الکلی بر محیط کشت میکروب شیگلا
00عصاره الکلی بر محیط کشت میکروب شیگلا

تصویر 4-4 خاصیت باکتریوسیدی عصاره الکلی بر میکروبShiglla sp.224155045085عصاره الکلی بر محیط کشت میکروب اشریشیاکلای
00عصاره الکلی بر محیط کشت میکروب اشریشیاکلای

تصویر 4-5 خاصیت باکتریوسیدی عصاره الکلی بر میکروب E.coli15240103505264096562230دیسک آغشته به عصاره
00دیسک آغشته به عصاره
194754529781500
3119755237490دیسک آنتیبیوتیک نیستاتین
00دیسک آنتیبیوتیک نیستاتین

235140511493500
2566670309245دیسک آغشته به حلال
00دیسک آغشته به حلال

19367505651500
تصویر 4-6 محیط کشت Candida albicanc300291513436600037477701193165دیسک آنتی بیوتیک نیستاتین
00دیسک آنتی بیوتیک نیستاتین
4003675725170دیسک آغشته به حلال
00دیسک آغشته به حلال
145859584137500-654685699770دیسک آغشته به عصاره
00دیسک آغشته به عصاره
326199588138000
تصویر 4-7 محیط کشت Pinicillum sp.105537089217500-881380781685دیسک آنتی بیوتیک نیستاتین
00دیسک آنتی بیوتیک نیستاتین
40036751249680دیسک آغشته به حلال
00دیسک آغشته به حلال
3002915372110003916680262255دیسک آغشته به عصاره
00دیسک آغشته به عصاره
2882265138747500
تصویر 4-8 محیط کشت Aspergillus4-3 بررسی قطر هاله عدم رشد باکتری بر اثر تلقیح عصاره اسفنجCallyslpongia spدر محیط کشت میکروبیبراثر تلقیح 20 میکرولیتر از انواع عصارهای اسفنج Callyslpongia spبه محیط کشت مولر هینتون آگارمحتوی هریک از میکروب های مورد آزمایش هاله هایی ایجاد شد که میانگین قطر آنها بعد از سه مرتبه تکرار آزمایش در جدول 4-1آورده شده است در تمام تکرار های کشت میکروبی قطر هاله با احتساب 6 میلی متر قطر دیسک دیفیوژن اندازه گیری شد.قطر هاله اطراف دیسک های آنتی بیوتیک جنتامایسین در محیط کشت اشریشاکلای 23، شیگلا 25، استافیلوکوکوس اورئوس 20 میلی متر بوده است. میانگین قطر هاله عصارهD در محیط های کشتاشریشاکلای 5/7 در شیگلا 5/8و در استافیلوکوکوس اورئوس 5/11 میلی متی اندازه گیری شد در نتیجه عصارهDاثر بهتری بر استافیلوکوکوس اورئوس داشته است.
میانگین قطر عصارهE در محیط های کشت اشریشاکلای8، شیگلا 7 واستافیلوکوکوس اورئوس 5/11 میلی متربوده است در نتیجه اثر بهتر این عصاره بر استافیلوکوکوس اورئوس می باشد(جدول4-1).
میانگین قطر عصارهF نیز در محیط های کشت اشریشاکلای 8، شیگلا 7 و استافیلوکوکوس اورئوس نیز 7میلی متر بوده است در نتیجه با اختلاف جزیی 1 میلی متری اثر این عصاره بر اشریشاکلای بهتر می باشد(جدول 4-1).
جدول 4-1 قطر هاله عدم رشد میکر وب با تلقیح عصاره های متفاوت اسفنج Callyslpongia sp. برحسب میلی مترمیکروب بیماری زا
قطر هاله عدم رشد عصاره برمیکروب* **قطر هاله
آنتی بیوتیک
Dعصاره Eعصاره Fعصاره E.coli 5/7 8 8 23
Shiglla sp. 5/8 7 7 25
S. aureus 11 5/11 7 20
* و**قطر هاله عدم رشد برحسب میلی متر ، با احتساب 6 میلی متر قطر دیسک دیفیوژن می باشد.
4-4کدورت سنجی محیط کشت در رقت های متفاوتسنجش کدورت لوله آزمایش حاوی محیط کشت نونرینت براث و باکتری تهیه شده 5/0 مک فارلند با هریک از باکتری ها توسط دستگاه اسپکتروفتومتری در طول موج 610 نانومتر در جدول 4-2 آورده شده است.NBنوترینت براث عاری از باکتری و آنتی بیوتیک به عنوان شاهد محیط کشت خالص مقدار جذب 01/0را نشان داد که شفاف ترین محلول می باشد در لوله آزمایش حاوی اشریشاکلای و نوترینت براث 3/1، لوله حاوی شیگلا و نوترینت براث مقدار جذب 3/3، لوله حاوی استافیلوکوکوس اورئوس با مقدار جذب 1/2 نشانه مقدار تراکم رشد باکتری ها در این لوله ها بود. در لوله آزمایش حاوی جنتامایسین برای اشریشاکلای و شیگلا مقدار جذب برابر5/0 و برای استافیلوکوکوس اورئوس برابر 9/0می باشد که به عنوان کنترل منفی در نظر گرفته شد. با اضافه کردن هریک از رقت ها مقدار جذب محاسبه شدهبیشترین اثر بازدارندگی رشد رقت 3 با جذب 2/1وکمترین اثر بازدارندگی رشد رقت 2با جذب 8/1 بر اشریشاکلای را نشان می دهد. در محیط کشت حاوی شیگلا رقت 1 بیشترین و رقت 3 کمترین اثر بازدارندگی رشد به ترتیب 2/1 و 8/1 را نشان می دهد.در محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس بیشترین اثر باز دارندگیبرابر6/1و کمترین برابر 9/1 بهترتیب رقت 1 و رقت 3 اندازه گیری شد.
جدول 4-2 مقدار جذب نوری در محیط کشتجذب نوری بر حسب nm محیطکشت
01/0 NB
3/1 NB+E.coli
5/0 NB+E.coli+GM
6/1 رقت1NB+E.coli+
8/1 رقت2 NB+E.coli+
2/1 رقت3NB+E.coli+
3/3 NB+Shiglla
5/0 NB+Shiglla+GM
2/1 رقت1NB+Sgiglla+
5/1 رقت 2NB+Sgiglla+
8/1 رقت 3NB+Sgiglla+
1/2 NB+S.aureus
9/0 NB+S.aureus+GM
6/1 رقت1NB+S.aureus+
7/1 رقت2NB+S.aureus+
9/1 رقت3NB+S.aureus+
4-5شمارش باکتری های زنده در آزمایش‌های میکروبی باید بتوان تعداد باکتری‌ها را شمارش کرد. این شمارش می‌تواند دریک‌سان‌سازی دوز مصرفی باکتری یا مقایسه و سنجش اثر یک ماده بر شمار باکتری‌ها به کار برده شود.روش‌های گوناگونی برای شمارش باکتری‌ها به کار می‌رود که به هدف شمارش، امکانات موجود ومایع یا جامد بودن کشت باکتری بستگی دارد.
در این تحقیق تعداد کلنی ها کمتر از 300 عدد بوده اند لذا از روش استاندارد محاسبه گردیدو نتایج در جدول 4-2 آورده شد.
جدول 4-3 شمارش میکروبی به روش محاسبه استاندارS.aureues Shiglla E.coli 1/34×1027/3×102رقت 1
2/36×1036/6×1031/73×103رقت 2
7/16×1034/13×1043/6×103رقت 3
0 0 0 NB+GM *
بی نهایت بی نهایت بی نهایت **NB+H
*NB وGM به ترتیب نوترینت براث و آنتی بیوتیک جنتامایسین می باشند.
**NB و H به ترتیب نوترینت براثو حلال به کار رفته در عصار گیری می باشند.
همانطور که در جدول 4-3 مشاهده می شود تعداد کلنی ها با به کار بردن رقت 1 عصاره اسفنجCallyslpongi sp بر محیط کشت اشریشیاکلای 7/3×102،رقت 2برابر1/73×103 و در رقت 3 برابر 6/3×103 شمارش شده اند. در محیط کشت شیگلا رقت 1 برابر4×102 دررقت 2 برابر 6/6×103 و رقت 3 برابر 4/13×104 شمارش شده اند.تعداد کلنی در محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس با رقت 1 برابر 1/3، رقت 2 برابر 2/36×103 و در رقت 3 برابر 7/16×103شمارش شده اند.BN(نوترینت براث) وGM (جنتامایسین )به ترتیب محیط کشت مایع میکروبی و آنتی بیوتیک به عنوان کنترل مثبت در لوله شاهد به همراه هریک از میکروب ها به طور جداگانه قرار گرفت و جهت کنترل منفی نیز ازNB و حلال عصاره به عنوان شاهد استفاده گردید.
4-6 نمودار مقایسه حداکثر قطر هاله های ممانعت از رشد میکروبی عصاره اسفنج دریایی. Callyslpongia spقطر هاله های ممانعت از رشد در هریک از محیط های کشت بعد از سه مرتبه تکرار آزمایش هر یک از کشت های میکروبی حداکثر قطر هاله ها در نظر گرفته شد و در نمودار 4-2 رسم گردید.همانطور که در نمودار مشاهده می شود عصاره D که مربوط به عصاره نوع خشک شده اسفنج دریایی Callyslpongia sp. می باشد حداکثر قطر15میلی متری و عصارهE که مربوط به عصاره نوع الکلی اسفنج دریایی Callyslpongiaspمی باشد با حداکثر14 میلی متر در محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس و همچنین عصارهD در محیط کشت شیگلا حداکثر قطر 10 میلی متری بشترین ارتفاع نمودار را به خود اختصاص داده اند.دیگر عصاره ها بر دیگر محیط کشت های میکروبی قطر ناچیز و بین 7 تا 8 میلی متری ایجاد نموده اند.
نمودار 4-1- حداکثر قطر هاله ممانعت از رشد میکروبی عصاره اسفنج Callyslpongia sp.D) عصاره اسفنج خشک شده ، E عصاره الکلی اسفنج، F عصاره اسفنج منجمدGM آنتی بیوتیک جنتامایسین(4-7 غلیظ سازی عصاره الکلی اسفنج دریایی sp.Callyslpongiaدر غلظتعصارهA1 درمحیط کشت اشریشاکلای در حجم 20 و 30 میکرولیتر با جذب 60/1، در محیط کشت شیگلا حجم 20میکرولیتر با جذب 52/1 و در محیط کشت استافیلوکوکوس در حجم 30 میکرولیترعصاره با جذب 50/1 بهترین اثر را نشان داد(جدول 4-4).
جدول4-4 جذب نوری عصاره A1غلیظ شده اسفنج دریایی sp.Callyslpongiaباکتری های مورد آزمایش عصاره A1 *
S. aureus
60/1
50/1
70/1 Shigella
52/1
66/1
72/1 E.coli
60/1
60/1
80/1 20
30
40
*حجم عصار برحسب میکرولیتر می باشد.
در غلظت A2 در محیط کشت اشریشاکلای در حجم 20 میکرولیتر با جذب 20/1، در محیط کشت شیگلا با حجم 30 میکرولیتر با جذب 63/1 و در محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس در حجم 40 میکرولیتر عصاره با جذب 74/1بهترین اثر را نشان داد(جدول 4-5).
جدول4-5 عصاره A2 غلیظ شده اسفنج دریایی sp.Callyslpongiaباکتری های مورد آزمایش عصارهA2*
S. aureus
96/1
75/1
74/1 Shigella
70/1
63/1
64/1 E.coli
20/1
70/1
71/1 20
30
40
*حجم عصار برحسب میکرولیتر می باشد.
در غلظت A3 در محیط کشت اشریشاکلای در حجم 20 میکرولیتر با جذب 57/1، در محیط کشت شیگلا با حجم های 20 و 30 میکرولیتر با جذب 62/1 و در محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس در حجم 20 میکرولیتر عصاره با جذب 50/1 بهترین اثر را نشان داد(جدول 5-6).
جدول4-6 عصارهA3 غلیظ شده اسفنج دریایی sp.Callyslpongiaباکتری های مورد آزمایش عصارهA3*
S. aureus
50/1
60/1
70/1 Shigella
67/1
67/1
91/1 E.coli
62/1
57/1
66/1 20
30
40
*حجم عصار برحسب میکرولیتر می باشد.
در نمودارهای 4-3 ،4-4 و 4-5 حداقل غلظت مهاری رشد میکروبی برای هریک جداگانه رسم شدههمانطور که مشاهده می شود 20 میکرولیترغلظت A2بر اشریشاکلایبیشترین مهاری رشد میکروبی را داردو کمترین غلظتA1 با حجم 40 میکرولیتر است(نمودار4-2).
نمودار 4-2 مقدار MICباکتری اشریشاکلایA2,A1 و A3 سه غلظت عصاره الکلی غلیظ شده در سه حجم 20،30 و40 میکرولیتر
حداکثر مهار رشد میکروبی بر شیگلا غلظت A1با حجم 20 میکرولیتر و حداقل مهار رشد این باکتریA3 با حجم 40 میکرولیتر است(نمودار4-3).
نمودار 4-3 مقدار MICباکتری شیگلاA2, و A3 سه غلظت عصاره الکلی غلیظ شده در سه حجم 20،30 و40 میکرولیتر
حداکثر مهار رشد میکروبی بر استافیلوکوکوس اورئوس غلظت A1با حجم 30، غلظتA3 در حجم 20میکرولیتر و حداقل مهار رشد این باکتریA2 با حجم 40 میکرولیتر است(نمودار4-4).
نمودار 4-4 مقدار MICباکتری استافیلوکوکوس اورئوسA2,A1 و A3سه غلظت عصاره الکلی غلیظ شده در سه حجم 20،30 و40 میکرولیتر
4-8بررسی اثر ضد قارچی عصاره اسفنج Callyslpongia sp.هیچ یک از عصاره ها بر هیچ کدام از قارچ و مخمر مورد آزمایش در این تحقیق اثر مهار رشد یا کشندگی را نشان داده اند.
فصل پنجمبحث و نتیجه گیری5-1 شناسایی مولکولی گونه اسفنجCallyslpongia spشناسایی اسفنج Callyslpongia sp. با استخراج DNA وانجام PCR سپس ارسال برای توالی خوانی گونه به ثبت ژنی BGPM2012- Callyslpongia sp.شناسایی شد.
5-2 قطر هاله ممانعت از رشد عصاره اسفنج Callyslpongiasp. بیشترین قطر هاله عدم رشد میکروبی عصاره اسفنج خشک شده(D)برای باکتری اشریشیاکلای8، استافیلوکوکوس اورئوس 15و شیگلا 10میلی متر، عصاره الکلی.(E) برای باکتری اشریشیاکلای 9، استافیلوکوکوس اورئوس 14 وشیگلا 7 میلی متر عصاره اسفنج منجمد(F) بر اشریشاکلای 8 و بر شیگلا و استافیلوکوکوس اورئوس 7 میلی متر اندازه گیری شد(جدول4-1). هیچ یک از عصاره های مذکو ربر قارچ و مخمر مورد آزمایش موثر نبودند که با نتایجDevi و همکارانش در (2012) اثر عصاره خام اسفنج Haliclondriasp. بر کشت میکروبی اشریشاکلای و شیگلا فلکسینری هیچ هاله ممانعت از رشد تشکیل نشد اما در محیط کشت های استافیلوکوکوس اورئوس 10-7میلی متری ایجاد کردهمطابقت دارد اما با نتایج اثر عصاره Haliclondriasp. بر آسپرژیلوس فومگانتوس که 6-4 و کاندیداآلبیکنس 3-1 میلی متر قطر هاله ممانعت از رشد را گزارش داده اند مغایرت دارد.
طبق گزارش Palpandi (2013) اثر عصاره الکلی اسفنج های D.fragilis(7 میلی متر) ،H.cribriformis(8 میلی متر)، P.purpurea (9 میلی متر)، S.officinalis(8 میلی متر) درمحیط کشت C.albicans قطر هاله عدم رشد ایجاد شد که با نتایج عصاره الکلی در این تحقیق مطابقت دارد.
5-3 (MIC(MinimumInihibitory Concentration و (Minimum BacteriaConcentration)MBC حداقل غلظت مهاری رشد باکتری MIC)(در محیط کشت شیگلا با رقت 1 و سپس اشریشاکلای و استافیلوکوکوس اورئوس هر دودر رقت 2 می باشد.حداقل غلظت باکتری MBC)) رقت 1 در محیط کشت استافیلوکوکوساورئوس 3/1، در شیگلا 4×102 و در اشریشاکلای 7/3×102برآورد شده است(جدول 4-3).که با نتایج ناظمی و همکاران(1392) حداقل غلظت مهارکنندگی رشد باکتری (MIC) عصاره دی اتیل اتری اسفنج A.sinoxeaبر E.coliبرابر10 میلی گرم بر میلی لیتر و عصاره متانولی 40 میلی گرم بر میلی . لیتر واثر MICعصاره دی اتیل اتری بر S.aureus برابر 075/0 و عصاره متانولی برابر 10 میلی گرم بر میلی لیتر و حداقل کشندگی باکتری (MBC)عصاره دی اتیل اتر بر S.aurues برابر 10میلی گرم بر میلی لیتر مطابقت دارد.
طبق نتایج ناظمی و همکاران (1392) عصاره دی اتیل اتری بر اشریشاکلای اثر باکتریوسیدی نشان نداد.در این تحقیق نیز عصاره ها بر اشریشاکلای اثر باکتریوسیدالی ندارد اما اثر باکتریواستاتیکی ضعیف دارد. عصاره الکلی در این تحقیق اثر باکتریوسیدالی خوبی را نشان داد.
5-4عصاره الکلی غلیظ شدهعصاره الکلی غلیظ شده اسفنج دریایی Callyslpongi sp. بهترین اثر غلظت A2 با جذب 20/1 با حجم 20میکرولیتر عصاره در محیط کشت باکتری اشریشاکلای(جدول 4-5)، غلظت A1 در محیط کشت شیگلا با حجم 20میکرولیتر،در محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس با حجم30 میکرولیتر (جدول 4-4)و غلظت A3 در محیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس با حجم 20 میکرولیتر با جذب 50/1(جدول 4-6) بهترین اثر مهار کنندگی را نشان داده اند.
ضعیف ترین اثر عصاره غلیظ شده A2 در حجم 20 میکرولیتر برمحیط کشت استافیلوکوکوس اورئوس با جذب 96/1 (جدول 3-5)، غلظت A3 در حجم 40 میکرولیتر در محیط کشت شیگلا با جذب 91/1(جدول 4-6) وA1 در حجم 40 میکرولیتر در محیط کشت اشریشاکلای با جذب 80/1(جدول 4-4) برآورد شد.
ایساک و لیپتون در سال 2012 در محیط کشت E.coli در غلظت 50 میکرولیتر عصاره قطر ناحیه مهار گنندکی رشد 2 میلی متر و با 150 میکرولیتر قطر16میلی متر بود و برای K. pneumoniaدر غلظت 100 میکرولیتر عصاره قطر14 میلی متر ، برایputidaP. در غلظت 100 میکرولیتر قطر15 میلی متر ، برای S .liquefaciene در غلظت50میکرولیتر از عصاره قطر مهار کنندگی 16 میلی متر در صورتی که بر S . aureusدرغلظت50 میکرولیتر قطر2 میلی متر و در غلظت 100میکرولیتر قطر 12 میلی متر را نشان داد.همچنین عصاره این اسفنج بر قارچ ها اثر متوسطی را نشان داد به عنوان مثال در تست C. albicans در غلظت50 میکرولیتر قطر6 میلی متر و در غلظت100 میکرولیتر قطر10 میلی متر و در تست P . chrysogenum غلظت های 50 و 100 میکرولیتر به ترتیب قطر 6 و3 میلی متر را اندازه گیری کردند.
بهترین اثر عصاره از نوع D بر استافیلوکوکوس اورئوس با ایجاد 15 میلی متر قطر هاله نسبت به دیگر عصاره ها را دارا بود(جدول 4-1) .
حساسیت استافیلوکوکوس اورئوس به عصاره های اسفنج نسبت به بقیه ی میکروب ها بیشتر و مقاومت شیگلا به این عصاره ها از همه بیشتر بود (جدول 4-1).
با وجود مطالعات قبلی فعالیت ضد قارچی بسیاری از گونه های اسفنج مشاهده شد اما در تحقیق کنونی عصاره اسفنج بر قارچ و مخمر هیچ گونه اثری نداشت از آنجایی که دیواره قارچ از کتین و گلوکان می باشد عصاره و حتی بسیاری از داروها بر این موجودات بی اثر می باشند(Palpandi et al., 2013).همچنین مقاومت باکتری گرم منفی به دارو می توان ناشی ازوجود لایه لیپوپلی ساکاریدی ،پروتئین و فسفولیپیدهای اطراف دیواره سلولی باشد که مانع ورود مواد خارجی و آنتی بیوتیک ها درون سلول شود در حالی که اطراف باکتری گرم مثبت فقط لایه پپتید و گلیکان دارند و ورود داروها آسان تر است.مقاوم شدن میکروب های سویه ی بیماریزا به داروها باعث بیشتر شدن تحقیقات کشف آنتی بیوتیک های جدید و موثر و از آنجایی که دریاها منابع عظیم مواد زیست فعال شناخته شدند تصیمیم به اخذ این منابع به عنوان مخازن استخراج و جداسازی مواد زیست فعال طبیعی گردید (Darah et al.,2011).
عصاره اسفنجCallyslpongia sp. فقط بر باکتری پروکاریوت موثر است و بر سلول های یوکاریوتی (قارچ و مخمر)بی اثر است وفعالیت ضد باکتری علیه باکتری های گرم مثبت بهتر از گرم منفی می باشد.مقاومت قارچ هانسبت به باکتری ها را می توان به تفاوت های ساختاری ارگانیسم های یوکاریوت و پروکاریوت ارتباط داد.
با بررسی عصاره دو گونه اسفنج دریایی خلیج فارس بر کشت میکروب های بیماری زای انسان نشان دهنده نتایج قابل ملاحظه ای مبنی بر اثر بخش بودن عصاره اسفنج Callyslpongia sp.بر پاتوزن های انسانی می باشد(تصویر شماره 4-1 و 4-2)
5-5 نتیجه گیری کلیعصاره Callyslpongia sp. در هرسه حالت D،E ، F، بر کشت میکروبی اثر بازدارندگی را نشان داد که به نسبت ضعیف تا نسبتا خوب می باشند(جدول 4-1). قطر هاله ممانعت از رشد میکروبی عصاره نوعD به نسبت میانگین در هر سه میکروب مورد آزمایش 9 میلی متر بیشترین و عصارهE با 8/8 میلی متر اثر متوسط و عصاره Fبا 3/8 میلی متر اثر ضعیف تراز آن دو را نشان داده اند(جدول 4-1). تصور می شود اگر دامنه میانگین هاله ممانعت از رشد عصاره به میانگین هاله ممانعت از رشد آنتی بیوتیک به کار رفته به عنوان کنترل مثبت نزدیک می شد آن وقت می توان عنوان اثر بازدارندگی خیلی خوب را به عصاره اسفنج داد. عواملی مانند فصل نمونه برداری، فاز رشد باکتری، مراحل و زمان عصاره گیری ، زمان نگهداری عصاره و… می تواند در این زمینه نقش موثری داشته باشد.
5-6 پیشنهاداتبا توجه به نتایج این تحقیق اسفنج دریایی Callyslpongiasp. برای تحقیقات بیشتر جهت استخراج و خالص سازی وشناسایی ترکیبات ضد باکتری کاندیدای بسیار خوبی می باشد.
منابع و مآخذ خاکشور،م.ص. پازوکی، ج. 1391. مطالعه خواص ضد میکر وبی ترکیبات فلانوئیدی اسفنج دریایی Gelliodes carnosa (خلیج فارس). فصلنامه علمی- پژوهشی محیط زیست جانوری، 3(4):59-68.
ناظمی، م. پیشه ورزاد، ف. 1392. بررسی خواص ضد باکتریایی عصاره اسفنج Axinella sinoxea از جزیره لارک خلیج فارس.باشگاه پژوهشگران جوان واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی تهران، 18-2.
Darah, I., Lim, C. L., Nurul-Aili, Z., Nor-Afifah, S., & Shaida-Fariza, S. (2011). Effects of methanolic extract of a soft sponge, Haliclona sp. on bacterial cells: structural degeneration study. Int. J. Comprehensive Pharm,vol. 2:1-6.
Devi, P., Wahidullah, S., Rodrigues, C., & Souza, L. D. (2010). The sponge-associated bacterium Bacillus licheniformis SAB1: a source ofantimicrobial compounds. Marine drugs, vol.8(4):1203-1212.
Dhinakaran, D. I., & Lipton, A. P. (2012).Antimicrobial Potential of the Marine Sponge Sigmadocia pumila from the South Eastern Region of India. World Journal of Fish and Marine Sciences, 4(4):344-348.
Johnson ,J.A. Citarasu, T.,& Manjusha ,W.A.2012 . Antimicrobial screening and identification of Bioactive compounds present in marine sponge Zygomycale sp. collected from Kanyakumari coast. Journal of Chrmical ,Biological and Physical Sciences, vol.2:1843-1846.

*26

دانشکده مهندسی هواوفضا
پایان نامه کارشناسی ارشد
بررسی پدیده فلاتر پانل تقویت شده با ریب و استرینگر و بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک
اساتید راهنما:
دکتر سعید ایرانی
دکتر مرتضی باقری
گردآورنده:
مهدی قانعی مطلق
گرایش:
سازه های هوایی
شهریورماه 1390

* mergeformat
تاسيس 1307
دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي
تأییدیه هیأت داوران شماره:
تاريخ:
هیأت داوران پس از مطالعه پایان‌نامه و شرکت در جلسه دفاع از پایان‌نامه تهیه شده تحت عنوان :
بررسی پدیده فلاتر پانل تقویت شده با ریب و استرینگر و بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک
توسط آقای مهدی قانعی مطلق ، صحت و کفایت تحقیق انجام شده را برای اخذ درجه کارشناسی ارشد رشته مهندسی هوا و فضا گرایش سازه های هوایی در تاريخ 30/ 06/1390 مورد تأیید قرار می‌هند.
1- استاد راهنمای اول جناب آقای دکتر سعید ایرانی امضاء
2- استاد راهنمای دوم جناب آقای دکتر مرتضی باقری امضاء
3- استاد مشاور جناب آقای / سركار خانم دکتر. امضاء
4- ممتحن داخلی جناب آقای دکتر علیرضا نوین زاده امضاء
5- ممتحن خارجی جناب آقای / سركار خانم دکتر. امضاء
6- نماینده تحصیلات تکمیلی دانشکده جناب آقای دکتر علی مظفری امضاء
-20574079311529/10/1387-4216
0029/10/1387-4216

* mergeformat
تاسيس 1307
دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي اظهارنامه دانشجو شماره:
تاريخ:
اینجانب مهدی قانعی مطلق دانشجوی کارشناسی‌ارشد رشته مهندسی هوا و فضا گرایش سازه های هوایی دانشکده مهندسی هوا و فضا دانشگاه صنعتي خواجه نصیرالدین طوسی گواهی می‌نمایم که تحقیقات ارائه شده در پایان‌نامه با عنوان
بررسی پدیده فلاتر پانل تقویت شده با ریب و استرینگر و بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک
با راهنمايي استاد محترم جناب آقاي / سركار خانم دكتر سعید ایرانی و دکتر مرتضی باقری، توسط شخص اینجانب انجام شده و صحت واصالت مطالب نگارش شده در این پایان‌نامه مورد تأیید می‌باشد، و در مورد استفاده از کار دیگر محققان به مرجع مورد استفاده اشاره شده است. بعلاوه گواهی می‌نمایم که مطالب مندرج در پایان نامه تا کنون برای دریافت هیچ نوع مدرک یا امتیازی توسط اینجانب یا فرد دیگری در هیچ جا ارائه نشده است و در تدوین متن پایان‌نامه چارچوب (فرمت) مصوب دانشگاه را بطور کامل رعایت کرده‌ام.
امضاء دانشجو
تاریخ:
-1714526479529/10/1387-4217
0029/10/1387-4217

بسمه تعالي
* mergeformat
تاسيس 1307
دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي حق طبع و نشر و مالکیت نتایج شماره:
تاريخ:
1- حق چاپ و تکثیر این پایان‌نامه متعلق به نویسنده آن می‌باشد. هرگونه کپی برداری بصورت کل پایان‌نامه یا بخشی از آن تنها با موافقت نویسنده یا کتابخانه دانشکده مهندسی هواوفضا دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی مجاز می‌باشد.
ضمناً متن این صفحه نیز باید در نسخه تکثیر شده وجود داشته باشد.
2- کلیه حقوق معنوی این اثر متعلق به دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی می‌باشد و بدون اجازه کتبی دانشگاه به شخص ثالث قابل واگذاری نیست.
همچنین استفاده از اطلاعات و نتایج موجود در پایان نامه بدون ذکر مراجع مجاز نمی‌باشد.
تقدیم به :
پیشگاه مقدس
یوسف زهرا(س)
قدر دانی و تشکر:
مصداق حدیث نبوی ” لم یشکرالمخلوق ، لم یشکرالخالق ” از کلیه عزیزانی که در تمامی مراحل انجام این پایان نامه حقیر را یاری نموده بخصوص از زحمات بی شائبه اساتید گرانقدر آقایان دکتر ایرانی و دکتر باقری کمال تشکر و قدردانی را مینمایم و از صبر و شکیبایی همسر مهربان و فرزند عزیزم که در این چند ساله سختی بسیاری را متحمل شده اند و همچنین دعای خیر والدینم که در همه مراحل زندگی پشتوانه ای محکم ، فراروی زندگی ام بوده ، نهایت امتنان و سپاسگزاری را دارم.امید است که این مجموعه پاسخی مثبت به تمامی تلاش ها و زحمات این عزیزان باشد.
مهدی قانعی مطلق
-279400-26225500چکيده
با توجه به اهميت پديده آيروالاستيسيته و ناپايداري هاي ناشي از آن از ابتداي پرواز تا کنون ، مطالعات گسترده اي براي بررسي عملکرد آيروالاستيسيته سازه هاي هوايي مخصوصاً در زمينه هاي ناپايداري ديناميکي انجام پذيرفته است.
هدف از ارائه کار حاضر بررسي مرز ناپايداري فلاتر پانل مربعي شکلي است که در جريان مافوق صوت ودر سرعتي بيش از 1.6 برابر سرعت صوت قرار مي گيرد.شرايط مرزي که براي اين پانل در نظر گرفته شده است دوسر آزاد و دو سر تکيه گاه ساده مي باشد. براي شبيه سازي جريان آيروديناميکي از تئوري شبه پايا پيستون مرتبه اول که در سرعت ماخ 1.6 به بعد داراي جواب هاي قابل قبولي است استفاده مي شود.
در ابتداي اين پژوهش پس از ارائه مقدمه و تاريخچه اي درباره فلاتر؛ توضيحاتي در رابطه با علم آيروالاستيسيته و مفاهيم مربوط به آن آورده شده است .سپس در فصل بعد توضيحاتي درباره الگوريتم ژنتيک و کارکرد آن و نحوه بهينه سازي توسط اين نرم افزار آمده است. در قسمت بعد که مي توان از آن به مهمترين بخش اين پژوهش اشاره کرد در ابتدا توضيحاتي در باب تئوري پيستون مرتبه اول آمده و سپس معادله حرکتي پانل کلاسيک ، همراه با معادله استرينگر وريب ؛که توسط تير برنولي مدل شده و نحوه تداخل و اثرپذيري آنها بر يکديگر بيان مي شود و در نهايت منجر به معادله حرکت پانل تقويت شده در جريان مافوق صوت مي گردد . براي حل اين معادله نيز از روش مودهاي فرضي استفاده شده است . اين کار ابتدا براي يک پانل تقويت نشده مورد بررسي قرار گرفته؛ سرعت و فرکانس ناپايداري اين پانل را محاسبه نموده ونتايج بدست آمده با ديگر منابع مقايسه گرديده است که نتايج حاصل از مطلوبيت خوبي برخودار است و سپس براي ادامه کار ، با قرار دادن ريب و استرينگر پانل را تقويت کرده و مجدداً آنرا در جريان مافوق صوت قرار داده و سرعت ناپايداري ديناميکي فلاتر را بدست مي آوريم.
پس از آن ؛ تأثير پارامترهاي مختلف طراحي از قبيل ابعاد پانل ، ابعاد ريب و استرينگر و… بر سرعت فلاتر ارزيابي مي شود . و در نهايت به کمک الگوريتم ژنتيک و با نوشتن تابع قيد وهمچنين تابع هدفي که ميل درجهت افزايش سرعت ناپايداري و کاهش وزن دارد، براي مقادير مختلف تابع وزني کار بهينه سازي را انجام داده و بهترين پارامترهاي طراحي را براي اين منظور بدست مي آوريم ودر پايان به ارائه نتايج و پيشنهادات مي پردازيم.
کلمات کليدي: آيروالاستيسيته-فلاتر پانل – پانل تقويت شده – الگوريتم ژنتيک – ناپايداري ديناميکي-مود فرضي
فهرست مطالب
TOC o “1-3” h z u فصل اول: مقدمه و تاريخچه PAGEREF _Toc304978726 h 11-1- مقدمه PAGEREF _Toc304978727 h 11-2- تاريخچه فلاتر و مروري برکارهاي پيشين PAGEREF _Toc304978728 h 4فصل دوم: آيروالاستيسيته و مفاهيم آن PAGEREF _Toc304978729 h 132-1- آيروالاستيسيته PAGEREF _Toc304978730 h 132-2- پديده‌هاي آيروالاستيک PAGEREF _Toc304978731 h 142-2-1- پديده هاي استاتيکي PAGEREF _Toc304978732 h 152-2-1-1- واگرايي PAGEREF _Toc304978733 h 152-2-1-2- اثرپذيري و معکوس پذيري سيستم کنترل سطوح PAGEREF _Toc304978734 h 172-2-2- پديده هاي ديناميکي PAGEREF _Toc304978735 h 182-2-2-1- بافتينگ PAGEREF _Toc304978736 h 182-2-2-2- پاسخ ديناميکي PAGEREF _Toc304978737 h 192-2-2-3- فلاتر PAGEREF _Toc304978738 h 212-2-2-3-1- فلاترکلاسيک(خطي): PAGEREF _Toc304978739 h 212-2-2-3-2- فلاتر غيرکلاسيک(غيرخطي): PAGEREF _Toc304978740 h 222-3- انواع فلاتر PAGEREF _Toc304978741 h 23فصل سوم: الگوريتم ژنتيک PAGEREF _Toc304978742 h 303-الگوريتم ژنتيک PAGEREF _Toc304978743 h 303-1- مقدمه: PAGEREF _Toc304978744 h 303-2- بهينه محلي و بهينه کلي: PAGEREF _Toc304978745 h 333-3- بهينه سازي: PAGEREF _Toc304978746 h 333-3-1- تعيين متغيرهاي بهينه سازي PAGEREF _Toc304978747 h 353-3-2- تشکيل تابع هدف PAGEREF _Toc304978748 h 353-3-3- قيود مسأله PAGEREF _Toc304978749 h 363-3-4- تعيين روش بهينه سازي PAGEREF _Toc304978750 h 363-4- الگوريتم ژنتيک چگونه عمل ميکند؟ PAGEREF _Toc304978751 h 373-5- روشهاي انتخاب PAGEREF _Toc304978752 h 393-5-1- انتخاب بهترين پارامتر(نخبه سالاري) : PAGEREF _Toc304978753 h 393-5-2- انتخاب چرخ گردون PAGEREF _Toc304978754 h 393-5-3- انتخاب مقياس PAGEREF _Toc304978755 h 393-5-4- انتخاب رقابتي PAGEREF _Toc304978758 h 393-6- مزاياي استفاده از الگوريتم ژنتيک PAGEREF _Toc304978759 h 39فصل چهارم: فلاترپانل مستطيلي PAGEREF _Toc304978760 h 414-1- تئوري پيستون: PAGEREF _Toc304978761 h 414-2- طرح مسأله: PAGEREF _Toc304978765 h 444-3- تيرهاي تقويت کننده : PAGEREF _Toc304978766 h 484-4- پانل تقويت شده: PAGEREF _Toc304978767 h 514-5- محاسبه سرعت فلاتر : PAGEREF _Toc304978768 h 534-6- ناپايداري پانل تقويت شده با ريب و استرينگر: PAGEREF _Toc304978769 h 594-7- تأثير ديگر پارامترها بر سرعت فلاتر: PAGEREF _Toc304978770 h 624-7-1- اثر تعداد ريب و استرينگر: PAGEREF _Toc304978771 h 624-7-1-1- تعداد استرينگر PAGEREF _Toc304978772 h 624-7-1-2- تعداد ريب PAGEREF _Toc304978773 h 634-7-2- اثر ضخامت پانل ، ريب و استرينگر: PAGEREF _Toc304978774 h 634-7-2-1- ضخامت پانل PAGEREF _Toc304978775 h 634-7-2-2- ضخامت ريب PAGEREF _Toc304978776 h 644-7-2-3- ضخامت استرينگر PAGEREF _Toc304978777 h 654-7-3- اثر ارتفاع ريب و استرينگر : PAGEREF _Toc304978778 h 654-7-3-1- ارتفاع ريب PAGEREF _Toc304978779 h 654-7-3-2- ارتفاع استرينگر PAGEREF _Toc304978780 h 66فصل پنجم : نتيجه گيري و پيشنهادات PAGEREF _Toc304978781 h 715-1- نتيجه گيري: PAGEREF _Toc304978782 h 715-2- پيشنهادات : PAGEREF _Toc304978783 h 72منابع و مراجع73
فهرست شکل ها
فصل اولTOC h z c “شکل(1-“شکل(1- 1) مود طبيعي و مود فلاتر براي يک پانل مربعي[] PAGEREF _Toc354956139 h 1شکل(1- 2): شمائي از پديده فلاتر پانل[3] PAGEREF _Toc354956140 h 2فصل دومTOC h z c “شکل(2-”
شکل(2- 1): مسايل مطرح شده در آيروالاستيسيته PAGEREF _Toc354956075 h 13شکل(2- 2) : تقسيم بندي پديده هاي آيروالاستيکي PAGEREF _Toc354956076 h 14شکل(2- 3 ): ممان پيچشي وگشتاور پيچشي ناشي از بارهاي آيروديناميکي PAGEREF _Toc354956077 h 16شکل(2- 4): توزيع نيروي ليفت ايجاد شده روي بالي با طولL PAGEREF _Toc354956078 h 16شکل(2- 5): تاثير سرعت بر عملکرد ايلرون[27] PAGEREF _Toc354956079 h 17شکل(2- 6):شتاب ايجاد شده در نوک بال و بدنه در هنگام عبور از يک تندباد PAGEREF _Toc354956080 h 20شکل(2- 7): حرکت خمشي و چرخشي براي يک ايرفويل در حال فلاتر PAGEREF _Toc354956081 h 23شکل(2- 8): شکست پل تاکوما در سال 1940 PAGEREF _Toc354956082 h 24شکل(2- 9):قسمت هاي ايرفويل مانند روي يک هواپيماي مدل PAGEREF _Toc354956083 h 25شکل(2- 10):حرکت گردابي سيلندر در جريان هوا PAGEREF _Toc354956084 h 26شکل(2- 11): فلاتر چرخشي موتور PAGEREF _Toc354956085 h 26شکل(2- 12): فلاتر ايرفويل مدل و مودهاي آن PAGEREF _Toc354956086 h 27شکل(2- 13): فلاتر بال/شهپر مدل و مودهاي آن PAGEREF _Toc354956087 h 28شکل(2- 14): منحني فرکانس- سرعت و دمپينگ – سرعت درشرايط فلاتر PAGEREF _Toc354956088 h 28شکل(2- 15): تأثيرتقويت کننده ها بر فلاتر PAGEREF _Toc354956089 h 29فصل سومTOC h z c “شکل(3-”
شکل(3- 1): نمايي از نقطه بهينه محلي و بهينه کلي PAGEREF _Toc304277492 h 32شکل(3- 2): نمودار شماتيک سه نوع فرزند نخبه؛ تقاطع و جهش PAGEREF _Toc304277493 h 38فصل چهارمTOC h z c “شکل(4-“شکل(4- 1): مشخصات پانل تحت فشار ناشي از تئوري پيستون[32] PAGEREF _Toc354956167 h 41شکل(4- 2): جريان هوا بر روي پانل سه بعدي[32] PAGEREF _Toc354956168 h 43شکل(4- 3): پانل تخت با تقويت کننده هاي متعامد PAGEREF _Toc354956169 h 44شکل(4- 4): نمودار ميرايي پانل تقويت نشده به روش مود فرضي PAGEREF _Toc354956170 h 55شکل(4- 5): نمودار فرکانس پانل تقويت نشده به روش مود فرضي PAGEREF _Toc354956171 h 55شکل(4- 6): نمودار فرکانس برحسب ماخ براي پانل تقويت نشده PAGEREF _Toc354956172 h 56شکل(4- 7): نمودار فرکانس و ميرايي پانل به روش اجزاء محدود PAGEREF _Toc354956173 h 57شکل(4- 8): نمودار فرکانس و ميرايي پانل با نرم افزار نسترن PAGEREF _Toc354956174 h 58شکل(4- 9): سطح مقطع ريب و استرينگر PAGEREF _Toc354956175 h 59شکل(4- 10): نمايي از پانل تقويت شده با يک ريب و يک استرينگر PAGEREF _Toc354956176 h 60شکل(4- 11): نمودار ميرايي پانل تقويت شده با يک ريب و يک استرينگر PAGEREF _Toc354956177 h 60شکل(4- 12): نمودار فرکانس پانل تقويت شده با يک ريب ويک استرينگر PAGEREF _Toc354956178 h 61شکل(4- 13): نمودار ميرايي و فرکانس با استفاده از نرم افزار براي يک ريب و يک استرينگر PAGEREF _Toc354956179 h 62شکل(4- 14): نمودار همگرايي تابع هدف به سمت نقطه بهينه وبهترين مقادير متغيرها PAGEREF _Toc354956180 h 68
فهرست جداول
TOC h z c “جدول(4-“جدول(4- 1): ضرايب تابع تير براي شرايط مرزي مختلف PAGEREF _Toc354955524 h 46جدول(4- 2): خواص فيزيکي پانل و سيال مورد بررسي PAGEREF _Toc354955525 h 54جدول(4- 3): مقايسه نتايج روش حاضر با روش اجزاء محدود و نرم افزار نسترن PAGEREF _Toc354955526 h 56جدول(4- 4): مقايسه نتايج روش حاضر با نرم افزار نسترن براي پانل تقويت شده PAGEREF _Toc354955527 h 61جدول(4- 5): اثر تعداد ريب و استرينگر بر سرعت و فرکانس فلاتر PAGEREF _Toc354955528 h 63جدول(4- 6): تأثير ضخامت پانل بر سرعت و فرکانس پانل تقويت نشده PAGEREF _Toc354955529 h 64جدول(4- 7): تأثير ضخامت پانل بر سرعت و فرکانس پانل تقويت شده با يک ريب و يک استرينگر PAGEREF _Toc354955530 h 64جدول(4- 8): تأثير ضخامت ريب بر سرعت و فرکانس پانل تقويت شده با يک ريب و يک استرينگر PAGEREF _Toc354955531 h 65جدول(4- 9): تأثير ضخامت استرينگر بر سرعت و فرکانس پانل تقويت شده با يک ريب و يک استرينگر PAGEREF _Toc354955532 h 65جدول(4- 10): تأثير ارتفاع ريب بر سرعت و فرکانس پانل تقويت شده با يک ريب ويک استرينگر PAGEREF _Toc354955533 h 66جدول(4- 11): تأثير ارتفاع استرينگر بر سرعت و فرکانس پانل تقويت شده با يک ريب و يک استرينگر PAGEREF _Toc354955534 h 66جدول(4- 21): مقادير بهينه شده براي متغيرهاي طراحي و تابع هدف PAGEREF _Toc354955535 h 68جدول(4- 31): مقادير بهينه شده براي ضرایب وزنی مختلف PAGEREF _Toc354955536 h 69جدول(4- 41): مقادير قیود مسأله بر اساس مقادیر مختلف بهينه شده در جدول قبل PAGEREF _Toc354955537 h 70
فهرست علايم اختصاری
چگالی جریان آزاد…………………… :ρ∞جابجايي عرضي تير: Wi=Wi(y,t)سرعت جریان آزاد ………………….. : U∞زاويه پيچشي تير ….. :θi=θi(y,t)عددماخ ……………. : M=U∞aسختي خمشي تير ……………………. : EIiψ :xزاويه بردار سرعت و جهت محور سختي پيچشي تیر …………………. : GJiمدول الاستيسيته ……………………….. : E سختي پيچشي غیر یکنواخت : EIiwنسبت پواسون ……………………………. : υجرم بر واحد طول ………………….. : ρAiچگالي جسم …………………………………. : ρممان اينرسي جرمي بر واحد طول: ρIi0جابجايي عرضی :w=w(x,y,t)دامنه مودال مود ……………. : Win،θinسختي خمشي پانل :D=Eh312(1-υ2)ماتريس جرم ……………………………… : Mاپراتور باي هارمونيک ………………… :∇4ماتريس سختي ………………………….. : Kدلتاي ديراک ………………………………. : δماتريس دمپينگ ………………………… : Cدامنه مودال مود (m,n) پانل : دلتاي كرونكر ………………………….. : δijفرکانس چرخشي پانل ………………. : ωانحراف وتغييرشکل پانل …………….. : موقعيت تابع فرضي ……………. : xi ، yjمود (m,n) سختي مودال …. : Kmnمود (m,n) از جرم مودال …. :μmnضريب دمپينگ مودال ……….. : Cmnطول پانل …………………… : a عرض پانل …………………. : b ضخامت پانل …………………… : h 2762252413000فصل اول: مقدمه و تاريخچه1-1- مقدمهفلاتر پانل؛ ناپايداري ديناميكي و خود تحريك يك صفحه نازك يا متعلقات سازه اي ورق مانند يك وسيله پرنده ميباشد.و يك پديده آيروالاستيكي سوپرسونيك/هايپرسونيك است كه اغلب در سرعتهاي بالاي هواپيما يا موشك ها اتفاق ميافتد.پديده اي است كه معمولا با افزايش دماي سطوح خارجي وسايل پرنده اي كه در سرعت هاي بالا پرواز ميكنند همراه است.بخاطر نيروهاي فشاري آيروديناميكي روي پانل ، دو مود ويژه سازه با يكديگر تركيب ميشوند ومنجر به اين ناپايداري ديناميكي ميگردند. REF _Ref303990077 * MERGEFORMAT شکل(1- 1)

شکل(1- SEQ شکل(1- * ARABIC1)مود طبيعي و مود فلاتر براي يک پانل مربعي[]شكل خرابي اين پديده خستگي است كه ناشي از نوسانات با دامنه محدود ميباشد. فلاتر سوپرسونيك پانل ها و ورقها باعث شد تا يك ديدگاه بسيارمهم براي طراحي اين وسايل لحاظ گردد وتحقيقات تجربي و تحليلي بسيار زيادي در اين مورد انجام پذيرد.
براي افزايش فشار ديناميكي بحراني يا حذف نوسانات با دامنه محدود طرح هاي مهمي ارايه گرديد.چاره معمول و متداول براي اين مشكل،تقويت كردن پانل هايي است كه در معرض خطر فلاتر قرار دارند كه اين خود باعث بوجود آمدن وزن اضافي در طراحي است.[]
فلاتر پانل به عنوان نوسانات خودتحريك پوسته خارجي يك وسيله پرنده هنگاميكه در معرض جريان هوا قرار ميگيرد، تعريف ميشود.از سال 1950 مساله پانل فلاتر مورد توجه وتحقيق قرار گرفت اما زياد جالب توجه نمي نمودتا زمانيكه هواپيماهاي ترابري با سرعت بالا و جنگنده هاي تاكتيكي، مخصوصاً جنگنده اف-22 شروع به كار كردند.در سرعت هاي بالاي وسيله پرنده ، پوسته خارجي ممكن است تحت ارتعاش خودتحريك ناشي از بارگذاري آيروديناميكي قرار گيرد كه اين پديده را فلاترپانل مي نامند.
فلاتر پانل بطور معمول بادامنه ارتعاش بالا در4/3 طول پانل اتفاق مي افتد. اين پديده باعثمي شود كه پانل هاي پوسته وسيله پرنده بطور جانبي وبا دامنه زياد شروع به ارتعاش كند و باعث تنش هاي صفحه اي نوساني گردد؛ که در واقع اين تنش ها سبب پديده خستگي در پانل مي شوند.[]

شکل(1- SEQ شکل(1- * ARABIC2): شمائي از پديده فلاتر پانل[ NOTEREF _Ref303978936 h * MERGEFORMAT 3]براي تخمين فشار ديناميكي فلاتر از آناليز خطي سازه استفاده مي شود، اما هنگاميكه ارتعاشات قبل از فلاتر با دامنه زياد شروع مي شود استفاده از تكنيك هاي مدل غير خطي الزامي است .اگر چه آناليز خطي، رشد نمايي دامنه ارتعاش را با افزايش فشار ديناميکي در شرايط قبل از فلاتر تخمين مي زند. با اين وجود ،تحت آن شرايط ارزش چنداني ندارد و ارتعاش پانل از تنش هاي صفحه اي مانند تنش هاي خمشي که منجر به نوسان با چرخه محدود مي شود تأثير مي گيرد. بنابراين خرابي پانل در فشار ديناميکي قبل از فلاتر اتفاق نمي افتد، اما وقتي که اين پديده تکرار شود عمر خستگي پانل کاهش مي بابد.
روش هاي مختلفي براي تخمين وضعيت انتقالي فلاتر پانل که طبيعتاًيک پديده غيرخطي است استفاده شده است؛ روش هاي انتقالي مودال با انتگرال گيري مستقيم عددي،تعادل هارمونيک،روش اغتشاشات و روش المان محدود غيرخطي ازجمله روش هايي است که براي اين منظور استفاده گرديده است.
بارگذاري آيروديناميکي روي پانل همچنين با استفاده از روش هاي مختلفي انجام پذيرفته است؛جريان پتانسيل ناپايدار سوپرسونيک، جريان پتانسيل خطي شده وتئوري پيستون شبه پايدار.که تئوري پيستون مرتبه اول نسبت به ساير موارد بيشتر مورد استفاده قرار گرفته و بوسيله اشلي و زارتاريان معرفي شده است که در عددهاي ماخ بالا(M>1.6) دقت قابل قبولي دارد.[]
در شرايط پروازي فلاتر پانل( معمولاً شرايط پرواز سوپرسونيک)، اين پديده با افزايش درجه حرارت همراه است که ناشي از گرماي اصطکاک لايه هاي مرزي و حضور موج هاي ضربه اي مي باشد، که باعث پيچيدگي مسأله و کاهش سختي پانل و معرفي بارگذاري حرارتي است و همچنين ممکن است که با تغيير شکل هاي کمانشي همراه باشد.
1-2-تاريخچه فلاترو مروري بر کارهاي پيشينهواپيماهاي ابتدايي قادر بودند با سرعت زيادي پرواز کنند و شايد فلاتر عامل مهمي در بسياري سوانح هوايي در آن زمان بود. پديده فلاتر براي اولين بار در سال 1916 ميلادي روي يک هواپيماي بمب افکن در لانچستر انگليس نمايان شد که مکانيزم فلاتر شامل کوپلي از مودهاي پيچشي بدنه و مود چرخشي و نا متقارن الويتور بود. الويتور ها در اين هواپيما بطور مستقل از هم عمل مي کردند که براي حل اين مشکل الويتورها به يکديگر متصل شدند وبه طور همزمان وبا يکديگر کار مي کردند[] .
فلاتر سطوح کنترل در طول جنگ جهاني اول نمود پيدا کرد؛ فلاتر ايلرون به طور گسترده اي در اين زمان شيوع پيدا کرد[] . فان بومهور و کونينگ پيشنهاد استفاده از يک وزنه تعادلي ، حول لولاهاي سطوح کنترل را به عنوان وسيله اي جهت جلوگيري از فلاتر دادند. اگر چه بعد از آن چند نمونه فلاتر کم خطر سطوح کنترل بوجود آمد .
بعد از جنگ جهاني اول، با پيشرفت سريع سازه هاي هوايي ، فلاتر بال بيشتر نمايان شد؛ به طوري که فلاتر سطوح مقدماتي، تقريباً در سال 1925 پديد آمد[]. شکل ديگري از فلاتر که در سال 1930 پديد آمد ؛ فلاتر بالچه هاي کنترلي بود که شيوع زيادي پيدا کرد وبين سالهاي 1947 تا 1956 تنها 11 مورد در هواپيما هاي نظامي اتفاق افتاد. حتي امروزه اين نوع فلاتر هنوز به عنوان يک مشکل شناخته مي شود. درهر دو نمونه جنگنده هاي اف-100 و اف-14 ، فلاترسطح کنترلي رادر همراه با صدا ايجاد شد . سرعت هاي مافوق صوت ، همچنين يک نوع جديدي از فلاتر را با عنوان فلاتر پانل معرفي کردند. اين نوع از ناپايداري منجر به خرابي ناگهاني ناشي از پديده خستگي مي شود که اجتناب از اين پديده را بسيار مهم کرده است.
مخازن خارجي روي هواپيما نيز باعث ناپايداري ميگردند به طوري که در سال 1947 تا1956 ، هفت مورد فلاتر مخازن پديد آمد. مخازن حمل شونده با هواپيماهاي اف-18 ، اف-16 و اف-111 يک ناپايداري آيروالاستيکي را با عنوان نوسان چرخه محدود ايجاد کردند[-].اگر چه اين نوسانات اغلب به نوسانات سينوسي با دامنه محدود شهرت دارند اما تست هاي پروازي نشان داده که دامنه ممکن است به عنوان تابعي از زاويه حمله و سرعت هوا کم ويا زياد شود.
دانشمندان و مهندسين پس از مطالعه فلاتر، با بيان تئوريها و ابزارآلات محاسباتي، مؤفق به تجزيه و تحليل رفتار فلاتر شدند. در سالهاي 1920 و 1930، تئوري آيروديناميک غير دائم ارائه شد.30سال بعد،تئوري آيروديناميک نوار،مدل سازه اي تير،روش هاي سطوح بالابر غير دائم و آناليز توسعه داده شده مدل هاي المان محدود مورد بررسي قرار گرفت. با ظهور کامپيوتر هاي ديجيتالي روشهاي قدرتمند ديگري توسعه داده شدندکه به ترتيب شامل تئوريهاي آيروديناميکي و مدل کردن سازه با المان محدود، تئوري کنترل (مخصوص آيروالاستيسيته) و ديناميک سازه مي باشد.
روش المان محدود غيرخطي توسط مي[] معرفي شد وبوسيله ديکسون و مي[] ، ژيو ومي[]، عبدالمتقالي و همکارانش []بنيان گذارده شد . و مدل هاي المان محدود براي آناليز مرز فلاتر ،نوسان محدود ، و مسائل حرارتي ساخته شد واين روش با بسط بارگذاري هاي تصادفي و استفاده ازمواد آلياژي حافظه دار و هوشمند توسط ژانگ[] توسعه داده شد.
مدل هاي المان محدود مختلفي جهت آناليز رفتار پانلي که در معرض بارهاي آيروديناميکي قرار دارد ، ارائه شد. مي استفاده از روش المان محدود غير خطي را براي تخمين رفتار ايزوتروپيک پانل ها در چرخه نوسانات محدود معرفي کرد. درآن کار، او ازتئوري پيستون مرتبه اول شبه پايدار براي بارهاي آيروديناميکي در سرعت ماخ بيشتر از 1.6 استفاده کرد. او همچنين مقايسه اي بين تأثير شرايط مرزي سازه اي مختلف را روي فشار ديناميکي بحراني و دامنه نوسانات انجام داد.
ديکسون و مي استفاده از آناليز غير خطي براي پانل هاي کامپوزيتي را گسترش دادند. روابط کرنش-جابجايي وان کارمن جهت نشان دادن انحرافات بزرگ و بارگذاري آيروديناميکي که از تئوري پيستون مرتبه اول شبه پايدار پيروي مي کرد، استفاده شد. آنها معادلات حرکت را با استفاده از مود بهينه شده خطي با يک تابع زماني غيرخطي تقريبي حل کردند. نتايج همچنين براي شرايط مرزي مختلف نشان داده شده است.
مدل مورد نظر تا جايي توسعه داده شد که شامل تأثيرات حرارتي جريان عبوري باشد. ژيو و مي يک بررسي بسيار خوبي روي تأثير ترکيبي نيروهاي آيروديناميکي و بارهاي حرارتي درباره مسأله فلاتر پانل انجام دادند.آنها تأثير تغييرات حرارتي روي فشار ديناميکي بحراني و همچنين کمانش تغييرات حرارتي تحت شرايط مختلف فشار ديناميکي را مورد مطالعه قرار دادند. اين مطالعه همچنين تأثير شرايط مرزي مختلف را روي دامنه نوسانات محدود نشان مي دهد. عبدالمتقالي و همکارانش تأثير جهت جريان روي رفتار فلاتر پانل را با استفاده از تئوري تغييرشکل برشي مرتبه اول براي پانل هاي چند لايه کامپوزيتي مورد مطالعه قرار دادند. آنها معادلات غيرخطي المان محدود را در گره هاي سازه اي که داراي آزادي عمل بودند فرمول بندي نموده وسپس تعداد معادلات را با استفاده از انتقال مودال کاهش داده و نتايج معادلات کاسته را با استفاده از تقريب مود بهينه شده خطي /تابع زماني غيرخطي حل نمودند.
سارما و واردان[] دو روش مختلف براي حل مسأله فلاترغير خطي پانل استفاده کردند، نقطه شروع روش اول ، استفاده از مود ارتعاش غير خطي و در روش دوم استفاده از مود خطي بود. آنها معادلات انرژي را با استفاده از معادله لاگرانژ استخراج نمودند و سپس براي حل مقدار ويژه معادلات را به معادلات جبري غيرخطي کاهش دادند. فرمپتن[]جريان پتانسيل آيروديناميک خطي را براي تخمين و کنترل مرز فلاتر استفاده کرد. او براي بدست آوردن جواب، فشار ديناميکي بي بعد را افزايش داده و مقادير ويژه سيستم را تا زماني که دو مقدار ويژه با هم تداخل کردند محاسبه نمود. آنها مسأله فلاتر پانل خطي را مطالعه کردند وسپس فقط تخميني از مرز فلاتر را نشان دادند.
گري[]تقريبي از تئوري آيروديناميکي پيستون ناپايدار مرتبه سوم را براي جريان عبوري از روي يک پانل دو بعدي نشان داد. هر دو ترم هاي آيروديناميکي و سازه اي بصورت المان محدود فرموله گرديد. او همچنين نتايج را براي شرايط تکيه گاهي مختلف نشان داد. اونتيجه گرفت که تئوري پيستون مرتبه سوم يک اثر ناپايدار در مقايسه با تئوري پيستون مرتبه اول ايجاد مي نمايد.
بنمار[]مسأله ارتعاشات پانل با دامنه بزرگ را فرموله کرد و از مدل عددي براي تحليل پانل تمام گيردار استفاده نمود. او ادعا کرد که فرض حل فضاي زمانيw(x,y,t) که به صورت w(x,y,t)=q(t)*f(x,y) نشان داده مي شود ممکن است در انحرافات غير خطي نادرست باشد. او پيشنهاد کرد که براي دامنه هاي بزرگ و نسبت هاي منظري پايين ، تأثير ويژگي غيرخطي(پلاستيک)مواد بايستي به خوبي مورد توجه قرار گيرد. او همچنين يک سري نتايج آزمايشات را نشان داد که به بررسي ويژگي پاسخ ديناميکي پانل هاي تمام گيرداري که با دامنه بزرگ ارتعاش مي نمايد منتج شد.
مدلهاي آيروديناميکي مختلفي براي حل مسأله فلاتر پانل معرفي شد که نتايج مدل المان محدود را مرتفع مي کند ويا مقادير جديدي از آناليز را معرفي مي نمايد.
يانگ و سانگ[]مدل آيروديناميکي ناپايداري را در تحقيقاتشان روي فلاتر پانل در جريان سوپرسونيک پايين ارائه دادند در حاليکه تئوري پيستون شبه پايدارنتوانست نتايج قابل قبولي را ارائه دهد.
ليو[] دستاورد جديدي براي مدل آيروديناميکي بال و پانل در رژيم هاي پروازي سوپرسونيک- هايپرسونيک معرفي نمود. مدل او تعميمي از تئوري پيستون بود و اين مدل همچنين تأثير ضخامت بال را نيز به شمار مي آورد.
همچنين بهينه سازي پارامترهاي پانل براي مسأله فلاتر پانل با روش هاي گوناگوني انجام شد. ليونه و مينيو[] بهينه سازي متغيرهاي طراحي پانل را تحت عنوان مسأله برنامه نويسي غيرخطي ارائه دادند.آنها تأثير پارامترهاي شکلي را براي پانلهاي ذوزنقه اي علي الخصوص تأثير ضخامت را مطالعه نمودند. همچنين تأثير بارهاي درون صفحه اي را در فلاتر پانل بررسي کردند.
سوزوکي و ديگاکي[] استفاده از آلياژهاي هوشمند و حافظه دار را در حذف فلاتر پانل هاي دو بعدي مورد مطالعه قرار دادند.
بسياري از تحقيقاتي که در بالا به آن اشاره شد مسأله فلاتر پانل را مورد مطالعه قرار داده بودند، اما مطالعه زيادي درباره کنترل فلاتر پانل انجام نشده است. مطالعه کنترل فلاتر پانل اساساً به سمت افزايش مرزهاي فلاتر (افزايش عددماخ فلاتر) هدايت مي شود.
هدف اصلي کنترل فلاتر پانل افزايش عمر پانل هايي است که در معرض تنش هاي خستگي قرار دارند و اين کار را با به تأخير انداختن فلاتر ويا با کاهش دامنه فلاتر انجام مي دهد.
الگوريتم هاي کنترلي مختلف و همچنين استفاده از مواد هوشمند براي از بين بردن مسأله فلاتر پانل بکار برده شده است. ژئو[] يک طرح کنترلي بهينه را براي خنثي کردن دامنه بزرگ حرکت فلاتر پانل هاي ايزوتروپيک مستطيلي به نمايش گذاشت. او کنترل کننده بهينه خودش را براساس معادلات مودال خطي شده توسعه داد، وقسمت فيدبک کنترلي ، شکل بهينه و موقعيت بازوهاي پيزوالکتريک را مهيا مي کرد.آنها نتيجه گرفتند که نيروهاي درون صفحه ايي که بوسيله لايه هاي پيزوالکتريک القا شده در جلوگيري از فلاتر ناچيز مي باشند؛ به عبارت ديگر، نتايج بدست آمده با تأثير مواد پيزوالکتريک در حذف فلاتر پانل سازگار مي باشد، به خصوص براي پانل هايي که داراي تکيه گاه ساده مي باشند و فشار ديناميکي بحراني مي تواند در آنها تا چهار برابر افزايش يابد.
فرمتن تأثير مواد پيزوالکتريک خودحساس را به همراه پانل مورد مطالعه قرار داد و نتيجه گرفت که استفاده اينگونه مواد، فشار ديناميکي بي بعد فلاتر را بطور مطلوبي افزايش مي دهد.
دونگيو همکارانش[] بازوهاي پيزو خودحساس را به عنوان فيدبک ديناميکي سيستم کنترلي براي حذف فلاتر استفاده نمود. او نتيجه گرفت که يک فيدبک خطي با اساس مشاهده گر صرف درسيستم کنترلي بخاطر غيرخطي بودن سيستم نمي تواند جوابگو باشد و به همين منظور با افزودن يک فيدبک خروجي از بازوهاي پيزو در سيستم کنترلي کار خود را ادامه و به اين نتيجه دست يافتند که اين تکنيک تا حد بسيار خوبي ويژگي هاي غيرخطي متغيرهاي پروازي و اختلاف فشار را دارا ميباشد.
اسکات و ويشر[] مواد سازگار را درکنترل فلاتر پانل مورد استفاده قرار دادند.آنها استفاده از هر دو مواد پيزوالکتريک و آلياژهاي هوشمند در بهينه کردن ويژگيهاي فلاتر پانل با تکيه گاه ساده را مورد بررسي قرار دادند. آنها نتيجه گيري کردند که براي مواد پيزوالکتريک استفاده شده در مطالعاتشان، هيچگونه بهبود اساسي صورت نپذيرفت؛ به عبارت ديگر، آنها نتيجه گرفتند که موادآلياژي حافظه دار و هوشمند قابليت افزايش سرعت فلاتر را داشته و ممکن است راه حل خوبي براي مسأله فلاتر پانل باشد که دچار حرارت هاي آيروديناميکي است. لرد ريلي (1897)، در ابتداي مقاله اش با عنوان ناپايداري جت ها، پيشنهاد داد که يافته هاي تئوري اش مي تواند ناپايداري هميشگي يک طول نامحدود را اثبات کند. حقيقتاً، او براحتي اثبات مي کند يک ورق الاستيک با ابعاد نامحدود ( در هر دو جهت طولي وعرضي) هنگامي که در معرض يک جريان پتانسيلي محوري قرار بگيرد، هميشه ناپايدار است. با اين وجود، مسأله تداخل سازه وسيال ، هنگامي که ابعاد محدود سازه به طور وضوح وارد مسأله ميشوند از محاسبات پيچيده اي برخوردار است. کورنکي (1976) با استفاده از ابزار تحليلي تئوري ايرفويل نشان داد که يک ورق با طول نامحدود وعرض محدود براي سرعت هاي زير سرعت بحراني ، پايدار مي باشد. کورنکي يک ورق الاستيک فرض کرد و از دو تئوري مختلف، جهت مدل کردن جريان اطراف ورق استفاده کرد. او ابتدا يک جريان پتانسيلي بدون چرخش را فرض کرد. سپس، روشي را که تئودرسن(1935) معرفي کرده بود؛ استفاده نموده و با افزودن يک توزيع گردابي در ورق موج دار ، به آرامي لبه فرار را منحصر به ميدان فشار کرد. اين نتايج در يک جريان چرخشي، اخيراً با استفاده از کامپيوترهايي با دقت بيشتر توسط هانگ (1995) و واتانابي (2002) انجام شده است .نتايج تئوري ديگري بوسيله گويو و پايدوسيس(2000) استفاده شد. آنها مسأله دو بعدي را با فرض طول نامحدود در فضاي فوريه براي يک جريان پتانسيلي حل کردند. الوي در سال 2007 آناليز اخير را براي يک ورق با طول محدود به دست آورد.
جنبه مهم اينگونه مدلهاي تئوري استفاده آنها از شرايط مرزي جريان است.کورنکي( 1976 )در مدل بدون چرخشش در هر دو لبه حمله و فرار فشار را يکنواخت کرد.کورنکي با استفاده از تئوري تئودرسون و شرايط کوتا در مدل دومش يکنواختي لبه فرار را متوقف کرد.در اين مساله ناپايدار، علي رغم اينکه اثبات هاي محاسباتي توسط فردريکس(1986) ارائه شده بود،شرايط کوتا ، به خاطر اينکه عدد رينولدز معمولاً بسيار بزرگ و فرکانس فلاتر از مرتبه يک است بسيار مفيد ميباشد. سرانجام ، مدل تئوري گويو و پايدوسيس (2000) مسأله توزيع فشار رادر فضاي فوريه بدست آورد. اين بدين مفهوم است که يک موج بايستي به جريان اضافه شود تا تکين بودن لبه حمله را متوقف کند . اين موج در پايه فيزيکي قابل ارائه نيست. بطور شگفت آوري ، اين سه مدل دو بعدي مختلف ، تقريباً نتايج يکساني را براي سرعت بحراني ناپايداري مي دهند. بدين معني که موج هاي اضافه شده به بالا دست جريان ويا پايين دست جريان، تأثير زيادي روي پايداري اين بر هم کنش سازه وسيال ندارد. شايو (1980) ابتدا تلاش کرد تا آناليز پايدار سه بعدي را براي فهميدن وابستگي سرعت بحراني روي طول پانل انجام دهد.در مطالعاتش ، او چندين فرض رياضي را براي ساده کردن محاسباتش انجام داد که او را به اين نتيجه رهنمون کرد که ورق با طول نامحدود از پايداري بيشتري نسبت به طول محدود برخوردار است . اين نتايج در مغايرت با يافته هاي لايت هيل(1960) ، داتا وگوتنبرگ(1975) و لمايتره(2005) مي باشد . اين تفاوت بوسيله لوسي و کارپنتر (1993) ، مجدداً امتحان شد. آنها به اين نتيجه رسيدند که ورق با طول محدود هميشه از ورق با طول نامحدود پايدارتر است؛ که با نتايج شايو (1980) مغايرت دارد .
آرژانتين و مهاديوان در سال 2005، ناپايداري فلاتر يک تير با يک مدل ساده دو بعدي بر اساس تئوري کورنکي (1976) مورد مطالعه قرار داد. آنها از يک شبيه ساز عددي سه بعدي استفاده کردند وبه طور کيفي نشان دادند که طول محدود تمايل به پايدار کردن سيستم دارد.
آزمايشات با استفاده از ورق هاي فلزي ، کاغذي و پلاستيکي بوسيله تاندا(1968)، داتا وگوتنبرگ (1975) ، کورنکي(1976) و ياماگوچي(2000)، واتانابي(b2002)، شلي(2005) و سوئيليز (2006) ، انجام شد . اين آزمايشات نشان داد که مودهاي فلاتر مشاهده شده در سرحدها هميشه دو بعدي هستند. آنها همچنين نشان دادند که ناپايداري سرحدي هميشه بزرگتر از تخمين هاي تئوري است. کار واتانابي (a2002) ، نشان داد که سرعت بحراني اندازه گيري شده در آزمايشات حداقل دو برابر بزرگتر از محاسبات تحليلي و عددي براي همه پارامترهاي آزمايشي است.
ورق هاي کنسولي در جريان محوري همچنين به شکل عددي بوسيله واتانابي (a2002) ، بالينت و لوسي (2005) و تانگ وپايدوسيس (2006) ، مدل شدند. در اين مطالعات ، يک حل دو بعدي بر اساس معادلات ناوير –استوکس يا بر اساس يک روش گردابي ترکيب شده با مدل تير خطي براي ورق ارائه شد. سرعت بحراني بدست آمده با اين شبيه سازي هاي عددي مشابه با نتايج کورنکي (1976) و گائو و پايدوسيس(2000)، مي باشد. در اين مقالات ، گائو و پايدوسيس (2000) و بالينت و لوسي (2005) ، مکانيزم انرژي برگشت ناپذير از سيال به سازه که نوعي ديگر از مکانيزم هاي ناپايداري است ؛ مهيا کردند.[]
172720-11239500فصل دوم: آيروالاستيسيته ومفاهيم آن2-1- آيروالاستيسيتهطراحي اجسام پرنده به ‌دليل درگير بودن سيال، ديناميک و سازه زمينه جديدي از علم را ايجاد کرده ‌است که به آن اندرکنش سازه و سيال (آيروالاستيسيته)گفته مي‌شود، در اين علم تداخل بين اثرات نيروهاي آيروديناميكي، اينرسي و الاستيك سازه مورد مطالعه قرار ميگيرد. آيروالاستيسيته به زبان ساده، پديدهاي ناشي از تداخل دوطرفه و محسوس بين نيروهاي آيروديناميکي، انعطافپذيري سازه و مکانيزمهاي کنترلي و يا پيشرانه سازه و برآيند ناشي از آنها است. در REF _Ref303988692 * MERGEFORMAT شکل(2- 1)نمايي از سه علم مهم هوافضايي نمايش داده شده است، بخوبي ميتوان ديد که تداخل بين آيروديناميک، الاستيسيته و ديناميک و کنترل تحت عنوان آيروالاستيسيته بررسي ميشود.
شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC1):مسايل مطرح شده در آيروالاستيسيته2-2- پديده‌هاي آيروالاستيکآيروالاستيسيته تحت دو عنوان مشخص در دو حالت استاتيکي و ديناميکي مورد مطالعه قرار ميگيرد. در آيروالاستيسيته، تعادل هواپيما و يا رفتار کوتاه مدت تغيير مکان‌هاي سازهاي در برابر نيروهاي آيروديناميکي و تاثير متقابل آن روي شکل پرواز مورد بررسي قرار ميگيرد. هرچقدر ميزان انعطاف‌پذيري و الاستيک بودن سازه هواپيما، خصوصاً سازه بال بييشتر باشد، تغيير شکل خارجي سطوح کنترل و در نتيجه تغيير بارهاي آيروديناميکي افزايش مييابد و امکان پيدايش پديده آيروالاستيک بيشتر ميشود. در REF _Ref303988647 * MERGEFORMAT شکل(2- 2)پديدهها و موضوعات آيروالاستيک در دو بخش استاتيکي و ديناميکي بشرح ذيل مورد مطالعه قرار ميگيرند.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC2) : تقسيم بندي پديده هاي آيروالاستيکيدر آيروالاستيک استاتيکي رفتار سيستم به صورت استاتيک مورد مطالعه قرار ميگيرد و سيستم تابع زمان نيست و معمولاً هيچ فرکانسي براي مدل تعريف نميشود. نمونه‌هايي از رفتار آيروالاستيسيته استاتيک شامل واگرايي، تغيير شكل آيروالاستيك و معکوس عمل کردن سيستم کنترل مي‌شود. در آيروالاستيسيته ديناميکي، رفتار سيستم در حوزه زمان بررسي مي‌شود. نمونه‌هايي از آن شامل پديده فلاتر به‌صورت ناپايداري ديناميكي و نوسانات با دامنه محدود مي‌شود.2-2-1- پديده هاي استاتيکي2-2-1-1- واگرايي
ناپايداري استاتيکي سطوح برا و يا پانلهاي سطحي را واگرايي مينامند. اين پديده در اثر تداخل نيروهاي الاستيک سازهاي و آيروديناميک يکنواخت ايجاد ميگردد و باعث تغيير فرم استاتيکي سازه ميشود. واگرايي وقتي رخ ميدهد که برروي يک بال الاستيک نيروي بالابر ايجاد مي‌شود آنگاه با افزايش سرعت مقدار ليفت زياد ميشود تا جاييکه با Meمساوي گردد در صورتيکه Meيک حداکثر دارد. از آنجا که مقدار نيروي برا و گشتاور با توان دوم سرعت افزايش مي يابد، افزايش ناچيز در سرعت، باعث واگرايي و در نهايت باعث شکست بال خواهد شد و سرعت حاصل، سرعت واگرايي بال خواهد بود. پيچش بال حول محور الاستيکي، اگر باعث واگرايي سازه نشود موجب تغيير در زاويه حمله ، نيروهاي آئروديناميکي و مشتقات پايداري خواهد بود که در هواپيماهاي پيشرفته که مانورهاي پيچيده و سنگين انجام مي دهند حائز اهميت است. در بالهايي با زاويه عقب رفت مسأله واگرايي براي بال غيرمحتمل است، دقيقاً برعکس بالهايي با زاويه جلو رفت که در برابر اين ناپايداري استاتيکي بسيار ضعيف هستند.
بايستي اشاره نمود پديده اي بنام واگرايي ايلرون نيز برخي مواقع مطرح مي شود و آن زماني است که ايلرون نقش مهمي را در فرايند پروازي ايفا نمايد. همچنين بايد اشاره نمود که سطوح افقي و عمودي دم نيز مي توانند تحت سرعت ناپايداري واگرايي قرار گيرند.
افزايش ناچيزي در سرعت باعث واگرايي و شکست بال خواهد شد و سرعت حاصل سرعت واگرايي خواهد بود. در ( REF _Ref303988332 * MERGEFORMAT شکل(2- 3) تعامل بين نيروهاي الاستيک تحت عنوان ممان پيچشي سازه و گشتار پيچشي ناشي از بارهاي آيروديناميکي نمايش داده شده است.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC3 ): ممان پيچشي و گشتاور پيچشي ناشي از بارهاي آيروديناميکيدر زمان پرواز با سرعت زياد، تغيير شکل سازه ميزان نيروي آيروديناميکي وارده به بال را تغييرمي دهد. با درنظر گرفتن يک ايرفول، با چرخش زاويه حمله و به تبع آن نيروي بالابري زياد مي گردد. افزايش ميزان ليفت باعث پيچش بيشتر ايرفويل گشته ولي چنانچه سرعت کمتر از سرعت واگرايي باشد اين افزايش تا رسيدن به حالت ثابتي کمتر مي شود تا تعادل پايداري صورت پذيرد. در اين حالت مسأله اصلي يافتن توزيع نيروي روي بال با توجه به توزيع پيچش در طول بال است. اين مسأله در هواپيماهايي با ضريب منظري بالا اهميت زيادي دارد.[ ]. مثلاً در REF _Ref303990391 * MERGEFORMAT شکل(2- 4)توزيع ليفت در طول يک بال هواپيمايي را در حالتي که صلب و الاستيک باشد نشان مي دهد و بطور مشخص الاستيک بودن بال حتي کمک مي کند که نيروي بالابري بيشتري براي بال الاستيک مخصوصاً در قسمت انتهاي بالبوجود بيايد.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC4):توزيع نيروي ليفت ايجاد شده روي بالي با طولL2-2-1-2- اثر پذيري و معکوس پذيري سيستم کنترل سطوحدر ابتدا اين پديده را براي ايلرون تشريح مي نمائيم . قاعدتاً ايلرون ها در بال هواپيما مي توانند باعث ايجاد حرکت رولشوند. در حين اين عمل ايلروني که به پايين خم مي شود باعث افزايش نيروي ليفت و پيچش ايرفويل به سمت پايين و کاهش زاويه حمله مي گردد، دقيقاً برعکس ايرفويلي که به سمت بالا خم مي شود؛ پيچش بال باعث کاهش يافتن گشتاور لازم براي دوران هواپيما مي گردد و از آنجا که اين گشتاور با توان 2 سرعت رابطه مستقيم دارد تنها در يک محدوده سرعت، رفتاري درست از ايلرون را شاهد خواهيم بود. سپس اثر ايلران کاهش يافته تا جايي که در يک سرعت خاص بنام سرعت بازگشتي حرکت ايلرون ديگر تاثيري نداشته و بعد از آن سرعت ، شاهد عملکرد معکوس ايلرون خواهيم بود.[ NOTEREF _Ref303990491 * MERGEFORMAT 27]
REF _Ref303991822 * MERGEFORMAT شکل(2- 5) عملکرد اين ناپايداري ديناميکي براي يک هواپيما که در جنگ جهاني دوم آزمايش شده را نشان مي دهد.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC5): تاثير سرعت بر عملکرد ايلرون[ NOTEREF _Ref303990491 * MERGEFORMAT 27]دو نکته در مورد خاصيت معکوس پذيري ايلرون را بايستي مدنظر داشت:
1. سرعت معکوسي ايلرون به محل محور دوران الاستيک با مرکز فشار آيروديناميک مرتبط نيست.
2. با افزايش ضريب فنريت پيچشي و افزايش ارتفاع پرواز سرعت اين پديده زياد مي شود.
در حالت زاويه عقب رفت بال اين پديده بسيار نمايان است، بدين صورت مي توان گشتاور خمشي و گشتاور پيچشي بال(البته فاکتور وزن را نيز بايستي مد نظر داشت) را افزايش داد و يا استفاده از اسپويلرو اجزاء متحرک که در انتهاي بال قرار دارند؛ تاثير بسزايي در به تعويق افتادن اين پديده مي توانند ايفاء نمايند.
همچنين پديده اثر پذيري و معکوس کارکردن اعضاء کنترلي در رادر و الويتورها هم ديده مي شود ولي به اندازه ايلرونها فاجعه آميز نيستند.
2-2-2- پديده هاي ديناميکي2-2-2-1- بافتينگ
اين واژه به ارتعاشات بي نظم يک سازه يا قسمتي از آن که در جريان هوا قرار دارد گفته مي شود که در اثر تاثير اغتشاشات ايجاد شده در جريان بر روي سازه بوجود مي آيد بدين نحو که اين اغتشاشات ضرباتي را به سازه مي زنند. در صورتيکه فرکانس اين ضربات که بعنوان نيروي تحريک کننده مي باشند با فرکانس طبيعي سازه يکي باشد سازه دچار ارتعاشات بي نظم مي شود. اين پديده علاوه بر دم هواپيما در سطوح کنترلي همچون بالک يا سکان که در دم متصل مي شود و در ساختمانهاي بلند که به علت ارتفاع زياد در معرض جريان هواي بالاي سطح زمين هستند و همچنين در توربينها اهميت زيادي دارند. در واقع بافتينگ در هواپيما بدليل جدايش جريان روي بال يا نوسانات حاصل از امواج شاک بوجود مي آيد و اين پديده با توجه به اينکه بر اثر نيروهاي غيرخطي اتفاق مي افتد يک نوسان غير منظم و غير خطي است.
اولين سانحه تاريخي از اين اثر را مي توان به سال 1930 جايي که يک هواپيماي ژانکر اف-13در انگليس با ورود به يک جبهه هواي قوي، تغييرات ناگهاني در زاويه حمله بالهاي خود را ديد نسبت داد بنحوي که جدايش جريان در پشت بال ايجاد شده، گردابه هايي ايجاد کرد که که باعث ارتعاشات بي نظم و شديد الويتور و استبلايزر و در نتيجه شکست آنها و مرگ 6 نفر شد.
مشکل اصلي اين پديده کمبود اطلاعات در زمينه ويژگيهاي گردابه هايي است که از واماندگي بال حاصل مي شوند. با اين حال امروزه مي توان با قرار دادن دم در خارج از ناحيه اغتشاش و با کم کردن احتمال جدايش جريان از روي بال و نقاطي که احتمال جدايش جريان وجود دارد مانند نقطه اتصال بال به بدنه و طراحي مناسب دم از نظر شکل آيروديناميکي از اتفاق افتادن فلاتر دم جلوگيري نمود.
جدايش جريان از روي سطح بال علاوه بر ايجاد فلاتر دم در خود بال نيز ايجاد کند که به فلاتر بي نظم معروف است و علامت آن تغيير توزيع فشار برروي سطح بال بصورت غير منظم در هنگام جدايش جريان است که بعنوان يک تحريک کننده خارجي مي تواند باعث ارتعاشات بال شود. مسئله بافتينگ در مانور بالا کش هواپيماي جنگي و همچنين طراحي پرنده هاي مافوق صوت نيز بسيار کاربرد است.
2-2-2-2- پاسخ ديناميکي اين پديده تاثير بسزايي در طراحي سازه هاي هوايي دارد و اينکه نسل جديد هواپيماهاي جنگنده بايستي در شرايط مختلف محيطي تحت تاثير بارهاي مختلف وارده بتوانند کار کنند. در اين موارد مي بايست آيروالاستيسيته ديناميکي و کنترل هواپيما در شرايطي که بال در معرض نيروهاي خارجي وابسته به زمان(گذرا) مثل تندباد، ضربه در هنگام فرود، اثرات جوي، گذر از ديوار صوتي و انفجار(اثرات شليک موشک) قرار مي گيرند بررسي مي شوند تا پاسخ گذراي سازه نسبت به اين نيروهاي گذرا ولي قوي و مخرب بدست آيند. در واقع نيروهايي که بطور ناگهاني بر سازه وارد مي شوند نه تنها باعث جابجايي و دوران سازه مي گردند بلکه ارتعاشاتي را نيز سبب مي شود و نيروهاي اينرسي که بوجود مي آورند تنشهاي بيش از اندازه ديناميکي بوجود مي آورند که خود باعث افزايش تنش خمشي و پيچشي بر روي سازه بدنه و بال هواپيما مي گردند. بعنوان نمونه طراح بايستي بداند که تنش خمشي که در شرايط تندباد بر روي ريشه بال بوجود مي آيد، 15 تا 20 درصد بيشتر از حالتي است که بال بصورت صلب در نظر گرفته شود. پديده گاستبخصوص در بالها مي تواند نسبت به بدنه هواپيما متمايز باشد بعنوان نمونه در REF _Ref303991420 * MERGEFORMAT شکل(2- 6) براي يک بال با نسبت منظري بالا و زاويه عقب رفت را مي بينيم که با توجه به ميزان نفوذ در تندباد شتاب نوک بال نسبت به حداکثر شتاب بدنه حتي به بيش از 10 برابر هم مي تواند برسد. پس اين شکل بيان مي کند در جواب ديناميکي، ميزان الاستيسيته بال هواپيما تاثير مهمي در تعيين توزيع صحيح بار در بال دارد.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC6):شتاب ايجاد شده در نوک بال و بدنه در هنگام عبور از يک تندباد2-2-2-3- فلاترناپايداري ديناميکي سطوح برا و يا پانلهاي سطحي را فلاتر مينامند فلاتر يک پديده خطرناک و زيان بار است که در سازه هاي ارتجاعي، اگر در معرض بر هم کنش نيروهاي آيروديناميکي، الاستيک و اينرسي قرار گيرند، باعث تغيير فرم ديناميکي سازه ميشود. اين سازه ها شامل هواپيما، ساختمان ها، سيم هاي مخابراتي، تابلوهاي اعلانات و پل ها مي باشند. در بعضي ترکيبات سرعت هوا و ارتفاع، که به عنوان شرايط فلاتر شناخته مي شوند، اين پديده بصورت نوساني اتفاق ميافتد و نيروهايي روي هواپيما اعمال مي کنندو باعث بوجود آمدن موج پايداري در برخي قسمت هاي سازه اي مي شود که قادر به از بين بردن اين حرکات نيستند و هر چه سرعت افزايش مي يابد اين نوسان بيشتر شده و چنانچه سرعت جريان هوا سريع کاهش نيابد ويا سازه با حالت غير خطي مواجه شود نوسانات همچنان رشد مي کنند تا سرانجام منجر به خرابي قسمتي از بدنه شده و احتمال از بين رفتن هوا پيما مي باشد .
پديده هاي فلاتر در آئروالاستيسيته به 2 نوع تقسيم مي شوند: يکي فلاتر کلاسيک است که در آن نيروهاي آئروديناميک وارده بربال معمولاً از فرض جريان پتانسيل بدست مي آيند و ديگري فلاتر غيرکلاسيک است که برپايه جدايش جريان و در نتيجه ارتعاشات غير پريوديک بال و واماندگي جريان مي باشند[].
2-2-2-3-1- فلاتر کلاسيک(خطي): در حالت کلي براي سيستمهاي با يک درجه آزادي، ارتعاشات ناپايدار تنها در صورتي ممکن است، که يکي از پارامترهاي سيستم مانند سختي فنري يا ضرايب ميرايي منفي شود که در اين حالت در هواپيما با گذشتن از سرعت واگرايي استاتيکي با منفي شدن ضرايب سختي فنري پيچشي اتفاق مي افتد. اما با سيستمهاي با دو درجه آزادي يا بيشتر حالت ارتعاشات ناپايدار مي تواند بدون منفي شدن ضرايب ذکر شده نيز اتفاق بيفتد. بدين ترتيب که در اين سيستم ها اثر متقابل نيروهاي ايجاد شده ناشي از ارتعاشات در جهات مختلف بر روي يکديگر مي تواند حالت ناپايداري را دراختلاف فاز مشخص ايجاد کند. فلاتر بالهايي که در آنها خمش و پيچش از هم مستقل نمي باشند يک نمونه از اين مسائل هستند. اين نوع فلاتر که در آن اثر متقابل حرکت در جهات مختلف باعث ناپايداري در ارتعاشات بال مي شود را فلاتر کلاسيک گويند.
بايستي اشاره نمود که مفهوم رزونانس و فلاتر با هم متفاوت هستند. چون رزونانس از يکي شدن فرکانسهاي تحريک و سازه بوجود مي آيد در حاليکه فلاتر ناشي از يکي شدن فرکانسهاي خود سازه است. وجود دو درجه آزادي همانطوريکه ذکر شد لازمه اتفاق افتادن فلاتر کلاسيک مي باشد. در صورتيکه بال بنحوي مقيد شده باشد که نتواند حرکت پيچشي انجام دهد دچار فلاتر از نوع کلاسيک نخواهد شد. آزمايشهاي مختلف نشان داده است در هنگام فلاتر، جابجايي هاي جانبي(خمشي) و پيچشي نقاط مختلف در عرض بال تقريباً با هم فاز هستند. اما حرکتهاي جانبي و پيجشي مربوط به يک مقطع از بال با همديگر اختلاف فاز قابل توجه اي دارد. در حقيقت همين اختلاف فاز بين حرکت جانبي(خمشي) و پيچشي در يک مقطع است که عامل ايجاد فلاتر کلاسيک مي شود.
2-2-2-3-2- فلاتر غير کلاسيک(غير خطي):علاوه بر فلاتر کلاسيک نوع ديگري از فلاتر وجود دارد که به فلاتر غير کلاسيک معروف است. فلاتر بال يا سطوح کنترلي در شرايط واماندگي جريان و نيز فلاتر مجموع دم هواپيما که بعلت تاثير اثرات سازه اي بصورت غير خطي مطرح مي شود زيرمجموعه اي از اين نوع فلاتر هستند.
تفاوت اصلي ميان فلاتر کلاسيک و غير کلاسيک در تعداد درجات آزادي سيستم است بدين صورت که لازمه اتفاق افتادن فلاتر غير کلاسيک اين است که بال يا سطوح کنترلي داراي 2 درجه آزادي يا بيشتر باشند. اما فلاتر غير کلاسيک در المانهايي از هواپيما مانند الويتور، شهپر که فقط داراي يک درجه آزاذي هستند مي تواند اتفاق بيفتد. در واقع عامل اصلي اتفاق افتادن فلاتر غير کلاسيک جدايش جريان از روي اين سطوح مي باشد. در هنگام اتفاق افتادن فلاتر کلاسيک فرض پتانسيل بودن جريان تا حد زيادي صحيح مي باشد. بررسي فلاتر کلاسيک از روشهاي تحليلي امکان پذير است اما بررسي فلاتر سطوح کنترلي مانند شهپر و دم از روشهاي تحليلي بدليل جدايش جريان نيازمند تئوريهاي پيچيده اي است.
بنابراين در نظر گرفتن ويژگي هاي فلاتر، يک ضرورت مهم در طراحي هواپيماست.
2-3- انواع فلاتراساسي ترين نوع فلاتر، فلاتر بال هواپيماست که ممکن است با چرخش ايرفويل شروع شود( REF _Ref303992144 * MERGEFORMAT شکل(2- 7)، زمان0=t). هنگاميکه نيروي افزايش يافته باعث بلند شدن ايرفويل مي شود، سختي پيچشي سازه، اير فويل را به حالت اوليه باز مي گرداند (t=T/4) .سختي خمشي سازهسعي در بر گرداندن اير فويل به حالت خنثي دارد،اما اکنون اير فويل به حالت نوک پايين قرار گرفته(t=T/2).دوباره نيروي افزوده باعث مي شود تا اير فويل داراي شيب تندي شود و سختي پيچشي،اير فويل رابه حالت صفر در آورد (t=3T/4).سيکل هنگامي که اير فويل با يک چرخش نوک بالا به حالت خنثي بر مي گردد،تکميل مي شود.
با افزايش زمان، حرکت شيرجه اي تمايل به ميرا شدن دارد، ولي حرکت چرخشي واگرا مي شود. اگر حرکت ادامه داشته باشد نيروهاي ناشي از چرخش باعث خرابي سازه مي شود. اين نوع از فلاتر با انعقاد وترکيب دو مود سازه(پيچش و خمش) بوجود مي آيد. اين مثال بال بر اساس دو درجه آزادي يا ارتعاش مودهاي پيچشي و خمشي است. هنگاميکه ايرفويل در سرعت هاي بالا پرواز مي کند، فرکانس اين دو مود پس از ترکيب با يکديگر مود جديدي با فرکانس و شرايط فلاتر بوجود مي آورند .

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC7): حرکت چمشي وچرخشي براي يک ايرفويل در حال فلاتراير فويلها در بسياري مکانها روي هواپيما استفاده مي شوند. شکلهاي مختلف ايرفويل در دم، ملخها و سطوح کنترل از قبيل شهپر ، رادر و… همانطور که در REF _Ref303992446 * MERGEFORMAT شکل(2- 9) نشان داده شده، وجود دارد. همه اين شرايط بايستي تجزيه و تست شوند تا اطمينان حاصل شود که فلاتر اتفاق نمي افتد .
انواع ديگري از فلاتر که در هنگام طراحي هواپيما بايد مد نظر قرار گيرد از اين قبيل است: فلاتر پانل، فلاتر گالوپينگ ، فلاتر استال (واماندگي) ،نوسانات باچرخه محدود و فلاتر گردابه چرخش موتور يا ملخ. همچنين فلاتر مي تواند ناشي از مخزن هاي ذخيره سوخت روي بال باشد.
فلاتر پانل هنگامي اتفاق مي افتد که سطوح به اندازه کافي مقيد و محافظت نشده باشند (فرض کنيد که پوسته هوا پيما شبيه پوسته يک طبل است) . فلاتر گالوپينگ ، يا فلاتر موجهاي گردابي باعث خرابي پل تاکومانارو در ايالت متحده آمريکا شد REF _Ref303992306 * MERGEFORMAT شکل(2- 8). اين پديده بارها در کناره هاي جاده هنگامي که سيم هاي برق و تلفن بر اثر بادهاي شديد دچار گالوپ مي شوند، مشاهده شده است.
501502101895
شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC8): شکست پل تاکوما در سال 1940شما ممکن است همچنين حرکت تازيانه اي آنتن هاي راديوي ماشين را در سرعتي معين ديده باشيد. باعث حرکت گالوپ يا به اصطلاححرکت تازيانه اي، تشکيل گردابه هايي در پايين دست جسم مي باشد.همانطور که در REF _Ref303992679 * MERGEFORMAT شکل(2- 10) نشان داده شده است.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC9): قسمت هاي ايرفويل مانند روي يک هواپيماي مدلفلاتر واماندگي يک مود چرخشي فلاتر است که روي بالها در شرايط نزديک سرعت واماندگي اتفاق مي افتد و باعث جدايي جريان هوا در طول واماندگي مي شود و اين فلاتر يک درجه آزادي بوسيله تئوري فلاتر کلاسيک قابل بيان نميباشد.
رفتار نوساني دامنه محدود بوسيله دامنه ثابت و پاسخ فرکانسي متناوب در سازه اي که به صورت آيرو الاستيکي بار گذاري شده مشخص مي شود. نوسان با دامنه محدود به طور نوعي، ناحيه باريک محدود شدهاي بر حسب عدد ماخ يا زاويه حمله است که شروع جدايي جريان را نويد مي دهد.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC10): حرکت گردابي سيلندر در جريان هوافلاتر گردابي موتور يک نوع ناپايداري حساس است که به آرامي روي مجموعه موتور اتفاق مي افتد . اين پديده از بر هم کنش سختي پايه موتور، گشتاورچرخشي مجوعه موتور- ملخ و فرکانس طبيعي فلاتر سازه اي بال حاصل مي شود. REF _Ref303992821 * MERGEFORMAT شکل(2- 11).

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC11): فلاتر چرخشي موتورمثال زير يک مدل سازه اي دو درجه آزادي است تا رفتار فلاتر را بهتر درک کنيم . نيروهاي آيروديناميکي سيستم جرم- فنر، سازه را تحريک مي کند. فنر خطي بيان کننده سختي خمشي سازه وفنر پيچشي بيانگر سختي پيچشي سازه ميباشد. شکل ايرفويل مشخص کننده مرکز آيروديناميکي است و مرکز جرم با پراکندگي جرم در سطح مقطع مشخص مي شود.
مدل نمونه دو مود پيچشي وخمشي را همانطور که در REF _Ref303992962 * MERGEFORMAT شکل(2- 12) نشان داده شده بيان مي کند . REF _Ref303993134 * MERGEFORMAT شکل(2- 13) مدل شبيه سازي براي يک ايرفويل با سطح کنترل مي باشد.
يک روش معمول براي آناليز فلاتر، روش وي-جي است .درآناليز وي-جي، فرض بر اين است که دمپينگ سازه اي همه مودهاي ارتعاشي، مساوي مقدار نا معلوم g باشد.در REF _Ref303993266 * MERGEFORMAT شکل(2- 14) ، نتايج براي دو مود بال ساده نمونه با دودرجه آزادي به شکل فرکانس بر حسب سرعت و دمپينگ سازه اي بر حسب منحني سرعت نشان داده شده است.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC12): فلاتر ايرفويل مدل ومودهاي آن
شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC13):فلاتر بال/شهپر مدل و مودهاي آندر نمودار پايين REF _Ref303993266 * MERGEFORMAT شکل(2- 14)، سرعت در جائيکه منحني بالايي محور دمپينگ را درg=0 قطع مي کند برابر با سرعت فلاتر مي باشد.حال ما قادر خواهيم بود تا از پلات بالايي REF _Ref303993266 * MERGEFORMAT شکل(2- 14) ، فرکانس ناپايدار سرعت را مشخص کنيم. شيب منحني دمپينگ بر حسب سرعت هنگامي که از سرعت فلاتر عبور مي کند مي تواند بيانگر شدت نوسان به وجود آمده درطول پرواز باشد.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC14): منحني فرکانس- سرعت و دمپينگ -سرعت در شرايط فلاترويژگي هاي فلاتر مدل، تابعي از بسياري پارامترهاي سازه از قبيل شکل اير فويل،موقعييت محور الاستيک،صلبيت پيچشي و جدايي فرکانس بين مودهاي پيچشي و خمشي مي باشد.
دو ترسيم در REF _Ref304184349 h * MERGEFORMAT شکل(2- 15) چگونگي تغييرات سختي چرخشي و محور الاستيک و اثر آنها بر ويژگيهاي فلاتر در يک مدل دو بعدي را نشان مي دهد. در ترسيم بالايي اين شکل، براي سختي چرخشي مشخص، سرعت فلاتر مدل بر حسب موقعيت محور الاستيک رسم شده است. درنمودار پاييني، مقدار سختي چرخشي مورد نياز برحسب موقعييت محور الاستيک رسم شده است.

شکل(2- SEQ شکل(2- * ARABIC15): تأثيرتقويت کننده ها بر فلاتر94615-12065000فصل سوم: الگوريتم ژنتيک3-الگوريتم ژنتيک3-1- مقدمه:الگوريتم ژنتيک تکنيک جستجويي در علم رايانهجهت يافتن راه‌حل تقريبي براي بهينه‌سازيمسائل مقيد و بدون قيد مي باشد. اين روش در اوايل دهه 1970 ميلادي توسط جان هلند در دانشگاه ميشيگان آمريکا ابداع گرديد و توسط يکي از شاگردانش به نام ديويد گلدبرگ توسعه داده شد. امروزه الگوريتم ژنتيک شناخته شده ترين روش محاسبات تکاملي است که به طور فزاينده اي در بسياري از مسائل مهندسي و در حوزه هاي مختلف به کار برده مي شود.حتي از الگوريتم ژنتيک براي حل چند تابع از مسائل بهينه سازي که با الگوريتم هاي مختلف بهينه سازي سازگاري خوبي ندارد مي توان استفاده کرد که توابع گسسته ، غيرديفرانسيلي،اتفاقي و غيرخطي با درجات بالا از اين نوع هستند.[]
الگوريتم ژنتيک نوع خاصي از الگوريتمهاي تکامل است که از تکنيکهاي زيست‌شناسي فرگشتي مانند وراثت و جهش استفاده مي‌کند.در واقع الگوريتم‌هاي ژنتيک از اصول انتخاب طبيعي داروين براي يافتن فرمول بهينه جهت پيش‌بيني يا تطبيق الگو استفاده مي‌کنند.الگوريتم‌هاي ژنتيک اغلب گزينه خوبي براي تکنيک‌هاي پيش‌بيني بر مبناي بازگشتي هستند. مختصراً گفته مي‌شود که الگوريتم ژنتيک يک تکنيک برنامه‌نويسي است که از تکامل ژنتيکي به عنوان يک الگوي حل مسأله استفاده مي‌کند.مسأله‌اي که بايد حل شود ورودي است و راه‌حلها طبق يک الگو کدگذاري مي‌شوند که تابعتناسب نام دارد هر راه حل کانديد را ارزيابي مي‌کند که اکثر آنها به صورت تصادفي انتخاب مي‌شوند. تفاوتي که الگوريتم ژنتيک با ساير روش هاي بهينه دارد در اين است که بر خلاف ساير روشها به جاي شروع از يک نقطه در فضاي کاوش؛ يک جمعيت از نقاط اوليه را انتخاب کرده و با روابط توارثي و رقابتي آنها را تغيير داده به دنبال نقطه ي بهينه در جمعيت نسل هاي بعدي مي گردد و نهايتاً به جواب بهينه کلي همگرا مي شود.
اين روش نيازي به مشتق گيري از تابع هدف ندارد و بنابراين مي تواند براي حل مسائل با پارامترهاي گسسته و ناپيوسته به کار رود. اين روش در شرايطي که متغيرها و پارامترهاي طراحي بسيار باشند، شرايط بهينه کلي را مي دهد. []
بهينه‌سازي و تکامل تدريجي به خودي خود نمي‌تواند طبيعت را در دسترسي به بهترين نمونه‌ها ياري دهد. اجازه دهيد تا اين مسأله را با يک مثال شرح دهيم:
پس از اختراع اتومبيل به تدريج و در طي سال‌ها اتومبيل‌هاي بهتري با سرعت‌هاي بالاتر و قابليت‌هاي بيشتر نسبت به نمونه‌هاي اوليه توليد شدند. طبيعي است که اين نمونه‌هاي متأخر حاصل تلاش مهندسان طراح جهت بهينه‌سازي طراحي‌هاي قبلي بوده‌اند. اما دقت کنيد که بهينه‌سازي يک اتومبيل، تنها يک “اتومبيل بهتر” را نتيجه مي‌دهد.
اما آيا مي‌توان گفت اختراع هواپيما نتيجه همين تلاش بوده است؟ يا فرضاً مي‌توان گفت فضاپيماها حاصل بهينه‌سازي طرح اوليه هواپيماها بوده‌اند؟
پاسخ اين است که گرچه اختراع هواپيما قطعاً تحت تأثير دستاورهاي صنعت اتومبيل بوده است؛ اما به‌هيچ وجه نمي‌توان گفت که هواپيما صرفاً حاصل بهينه‌سازي اتومبيل و يا فضاپيما حاصل بهينه‌سازي هواپيماست. در طبيعت هم عيناً همين روند حکم‌فرماست. گونه‌هاي متکامل‌تري وجود دارند که نمي‌توان گفت صرفاً حاصل تکامل تدريجي گونه قبلي هستند.
در اين ميان آنچه شايد بتواند تا حدودي ما را در فهم اين مسأله ياري کند مفهومي است به نام تصادف يا جهش.
به عبارتي طرح هواپيما نسبت به طرح اتومبيل يک جهش بود و نه يک حرکت تدريجي. در طبيعت نيز به همين گونه‌است. در هر نسل جديد بعضي از خصوصيات به صورتي کاملاً تصادفي تغيير مي‌يابند سپس بر اثر تکامل تدريجي در صورتي که اين خصوصيت تصادفي شرايط طبيعت را ارضا کند حفظ مي‌شود در غير اين‌صورت به شکل اتوماتيک از چرخه طبيعت حذف مي‌گردد.
حال ببينيم که رابطه تکامل طبيعي با روش‌هاي هوش مصنوعي چيست. هدف اصلي روش‌هاي هوشمند به کار گرفته شده در هوش مصنوعي، يافتن پاسخ بهينه مسائل مهندسي است. بعنوان مثال اينکه چگونه يک موتور را طراحي کنيم تا بهترين بازدهي را داشته باشد يا چگونه بازوهاي يک ربات را متحرک کنيم تا کوتاه‌ترين مسير را تا مقصد طي کند (دقت کنيد که در صورت وجود مانع يافتن کوتاه‌ترين مسير ديگر به سادگي کشيدن يک خط راست بين مبدأ و مقصد نيست) همگي مسائل بهينه‌سازي هستند.
روش‌هاي کلاسيک رياضيات داراي دو اشکال اساسي هستند. اغلب اين روش‌ها نقطه بهينه محليرا بعنوان نقطه بهينه کلي در نظر مي‌گيرند و نيز هر يک از اين روش‌ها تنها براي مسأله خاصي کاربرد دارند. اين دو نکته را با مثال‌هاي ساده‌اي روشن مي‌کنيم.

شکل(3- SEQ شکل(3- * ARABIC1): نمايي از نقطه بههينه محلي و بهينه کلي3-2-بهينه محلي و بهينه کلي:به REF _Ref303994946 * MERGEFORMAT شکل(3- 1)توجه کنيد. اين منحني داراي دو نقطه ماکزيمم مي‌باشد. که يکي از آنها تنها ماکزيمم محلي است. حال اگر از روش‌هاي بهينه‌سازي رياضي استفاده کنيم مجبوريم تا در يک بازه بسيار کوچک مقدار ماکزيمم تابع را بيابيم. مثلاً از نقطه 1 شروع کنيم و تابع را ماکزيمم کنيم. بديهي است اگر از نقطه 1 شروع کنيم تنها به مقدار ماکزيمم محلي دست خواهيم يافت و الگوريتم ما پس از آن متوقف خواهد شد. اما در روش‌هاي هوشمند، به ويژه الگوريتم ژنتيک بدليل خصلت تصادفي آنها حتي اگر هم از نقطه 1 شروع کنيم باز ممکن است در ميان راه نقطه A به صورت تصادفي انتخاب شود که در اين صورت ما شانس دست‌يابي به نقطه بهينه کليرا خواهيم داشت.
در مورد نکته دوم بايد بگوييم که روش‌هاي رياضي بهينه‌سازي اغلب منجر به يک فرمول يا دستورالعمل خاص براي حل هر مسئله مي‌شوند. در حالي که روش‌هاي هوشمند دستورالعمل‌هايي هستند که به صورت کلي مي‌توانند در حل هر مسئله‌اي به کار گرفته شوند. اين نکته را پس از آشنايي با خود الگوريتم بيشتر و بهتر خواهيد ديد.
3-3- بهينه سازي:عموماً طراحي به دو نوع کلي تقسيم مي شود:
طراحي عملي
طراحي بهينه
طرح عملي آن است که همه پيش نيازهاي يک طراحي در آن رعايت شده است ولي هنوز برخي از قسمت هاي آن مي توانند بهتر طراحي شوند. طرح بهينه ، بهترين طرح از ميان طرح هاي عملي است.
بهينه سازي يک طراحي هميشه بر اساس معيار مشخص صورت مي گيرد که اين معيار مي تواند هزينه، توان، اندازه، وزن، حجم، سروصدا و يا راندمان باشد. در واقع ، دست يابي به بهترين نتيجه در شرايط داده شده را بهينه سازي مي گويند. به عبارت ديگر، فرايند تغيير دادن ورودي ها به طوري که بيشترين يا کمترين مقدار خروجي (نتيجه) حاصل شود، بهينه سازي ناميده مي شود.

*30

دانشگاه علوم انتظامی امین
دانشکده علوم وفنون انتظامی
پایان‌نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته پیشگیری انتظامی
عنوان:
بررسی تأثیر عزت نفس در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز-1392دانش آموزان اول و دوم دبیرستان‌های عادی دولتی
استاد راهنما:
سرهنگ دکتر صفر مردی
استاد مشاور:
دکتر امیر تقوی
محقق:
سرگرد عباس امین
زمستان 1393

تقديم،تقدیر و تشکر:
پدر و مادر عزیزم که همیشه دعای خیرشان پشتوانه گرمی برایم بوده
و تقدیم به همسر و پسر مهربانم به خاطر تمامی خوبی‌ها، حمایت‌های بی‌دریغشان از من و زحماتی که در این مسیر متحمل شده اند.
با کمال تشکر از استاد ارجمند جناب سرهنگ دکتر صفر مردی به پاس راهنمایی‌ها و حمایت‌های ارزشمندشان.
و تشکر از استاد ارجمند جناب آقای دکتر امیر تقوی به خاطر مشاوره‌ها و هدایت‌های بی‌بدیلشان.
همچنین بر خود فرض می دانم از یاری و کمک شایانی که همسر عزیزم دراین مسیر برایم دریغ ننمود کمال امتنان را داشته باشم و نیز از کلیه عزیزانی که در این مسیر مرا یاری نمودند سپاسگذاری کنم. امیدوارم که این حقیر مصداق لم یشکر المخلوق لم یشکر الخالق قرار نگرفته باشم.
چکیده:
هدف از پژوهش حاضر تبین عزت نفس و تأثیر آن بر پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر در شهر تبریز – دانش آموزان سال اول و دوم دبیرستان عادی- دولتی در سال تحصیلی 93-92 می باشد. پژوهش حاضر یک تحقیق توصیفی- پیمایشی است متغیر مستقل در این تحقیق، عزت نفس و متغیر وابسته بزهکاری نوجوانان می‌باشد. تعداد 350 نفر از دانش آموزان پسر پایه های اول و دوم دبیرستان های دولتی- عادی با استفاده از روش نمونه گیری خوشه ای انتخاب شدند به همراه 49 نفر از نوجوان بزهکار تحت نظر در کانون اصلاح و تربیت تبریز بعنوان گروه بزهکار به صورت تمام شمار مورد سنجش قرار گرفتند. داده‌های تحقیق با استفاده از پرسشنامه محقق ساخته تحت عنوان مشخصات فردی و خانوادگی و پرسشنامه استاندارد عزت نفس کوپر اسمیت گردآوری گردیده است. برای تجزیه و تحلیل داده‌ها از روش ضریب همبستگی پیرسون، آزمون t همبسته و نرم افزار SPSS استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد: 1- بین عزت نفس و بزهکاری نوجوانان رابطه معناداری وجود دارد.2- میزان عزت نفس دانش آموزان سالم بیشتر از گروه ناسالم است. 3- بین عزت نفس خانوادگی نوجوانان و بزهکاری آنان رابطه معنا داری وجود ندارد. در نتیجه اگر ما خواهان نوجوانان سالم و موفق هستیم می‌بایست در صدد تقویت عزت نفس آنان باشیم که بیشترین سهم را در این میان، والدین و مربیان تربیتی دارند و راهکارهای ارایه شده، توسط ناجا در قالب آموزش همگانی و برای متولیان امر تربیت و آموزش نوجوانان می‌تواند کاربرد داشته باشد.
واژگان کلیدی: عزت نفس ((self-esteem، بزهکاری (Delinquency)، پیشگیری prevention))
چكيده
فصل اول: طرح تحقیق
TOC h z t “B Nazanin 20,1,B Nazanin18,2” مقدمه:PAGEREF _Toc413006439 h21-1-بیان مسئله:PAGEREF _Toc413006440 h31-2-اهمیت وضرورت تحقیق:PAGEREF _Toc413006441 h51-3-اهداف تحقیق:PAGEREF _Toc413006442 h61-3-1-هدف کلی:PAGEREF _Toc413006443 h61-3-2-اهداف جزئی:PAGEREF _Toc413006444 h61-4-سوالات تحقیق:PAGEREF _Toc413006445 h71-4-1-سؤال اصلی:PAGEREF _Toc413006446 h71-4-2-سؤالات فرعی:PAGEREF _Toc413006447 h71-5- فرضیات:PAGEREF _Toc413006448 h71-5-1-فرضیه اصلی:PAGEREF _Toc413006449 h71-5-2-فرضیه های فرعی:PAGEREF _Toc413006450 h71-6-کاربران پژوهش:PAGEREF _Toc413006451 h81-7-تعاریف مفهومی متغیرها:PAGEREF _Toc413006452 h91-7-1- تعریف مفهومی عزت نفس:PAGEREF _Toc413006453 h91-7-2- تعریف مفهومی بزهکاری:PAGEREF _Toc413006455 h9فصل دوم: ادبيات تحقیق
مقدمه:PAGEREF _Toc413006456 h11بخش اول: مبانی نظری پژوهشPAGEREF _Toc413006457 h122-1- تعاریف عزت نفس:PAGEREF _Toc413006458 h122-2-تعاریف عزت نفس ازدیدگاه روانشناسان و جامعه شناسان:PAGEREF _Toc413006459 h132-3- مفهوم عزت نفس:PAGEREF _Toc413006461 h192-3-1- بهای وجود:PAGEREF _Toc413006462 h212-3-2- خواستن، پل ذلت:PAGEREF _Toc413006463 h212-3-3- حفظ گوهر عزت:PAGEREF _Toc413006464 h232-3-4- اهمیت عزت نفس:PAGEREF _Toc413006465 h242-4- وجه تمایز عزت نفس و اعتماد به نفس:PAGEREF _Toc413006466 h262-5- عزت نفس ازدیدگاه اسلام و قرآن:PAGEREF _Toc413006467 h262-6- مهمترین الگوها و نظریه ‌های عزت نفس:PAGEREF _Toc413006468 h302-6-1- نظریه استاد مطهری:PAGEREF _Toc413006469 h302-6-2- نظریه کارل راجرز:PAGEREF _Toc413006470 h312-6-3- نظریه کوپر اسمیت:PAGEREF _Toc413006471 h332-6-4- نظریه آبراهام مازلو:PAGEREF _Toc413006472 h342-6-5- نظریه آدلر:PAGEREF _Toc413006473 h352-6-6- نظریه ویلیام جیمز:PAGEREF _Toc413006474 h362-6-7- نظریه گوردن آلپورت:PAGEREF _Toc413006475 h362-6-8- نظریه مید:PAGEREF _Toc413006476 h372-6-9- نظریه براندن:PAGEREF _Toc413006477 h372-7- چگونه عزت نفس بر زندگی روزانه اثر می‌گذارد؟PAGEREF _Toc413006478 h382-8- ویژگی‌های افراد باعزت نفس بالا و پائین:PAGEREF _Toc413006479 h392-9- ویژگی‌های افراد باعزت نفس پائین:PAGEREF _Toc413006480 h412-10- مشکلات ناشی ازعزت نفس پائین:PAGEREF _Toc413006481 h412-11- عوامل تأثیر گذار بر عزت نفس:PAGEREF _Toc413006482 h422-11-1- واکنش دیگران:PAGEREF _Toc413006483 h422-11-2- مقایسه با دیگران:PAGEREF _Toc413006484 h422-11-3- همانند سازی با الگوها:PAGEREF _Toc413006485 h422-11-4- چگونگی پاسخ به نیازهای فرد:PAGEREF _Toc413006486 h432-11-5- برخورد مناسب با رفتارهای فرد:PAGEREF _Toc413006487 h432-11-6- عزت نفس والدین:PAGEREF _Toc413006488 h432-11-7- نظام عقاید و افکار:PAGEREF _Toc413006489 h442-11-8- باورها :PAGEREF _Toc413006490 h442-12- تأثیر والدین بر افزایش عزت نفس فرزندان:PAGEREF _Toc413006491 h442-13- سه گام اساسی جهت رسیدن به عزت نفس بهتر:PAGEREF _Toc413006492 h482-14- پیشگیری:PAGEREF _Toc413006493 h492-14-1- معانی لغوی و مفهومی پیشگیری:PAGEREF _Toc413006494 h492-14-1-1- مفهوم موسع پیشگیری:PAGEREF _Toc413006495 h502-14-1-2- مفهوم مضیق پیشگیری:PAGEREF _Toc413006496 h502-14-2- تعاریف متعدد پیشگیری از بزهکاری:PAGEREF _Toc413006497 h502-14-3- پیشگیری کیفری:PAGEREF _Toc413006498 h522-14-3-1- پیشگیری عام:PAGEREF _Toc413006499 h522-14-3-2- پیشگیری خاص:PAGEREF _Toc413006500 h522-14-4- پیشگیری غیرکیفری(جدید):PAGEREF _Toc413006501 h532-14-4-1- پیشگیری اجتماعی:PAGEREF _Toc413006502 h542-14-4-2-پیشگیری وضعی:PAGEREF _Toc413006503 h552-14-4-3- پیشگیری گروهی:PAGEREF _Toc413006504 h552-14-4-4- پیشگیری رشد مدار:PAGEREF _Toc413006505 h562-14-4-5-پیشگیری دفاعی و پیشگیری آزادی بخش:PAGEREF _Toc413006506 h582-15- مراحل پیشگیری:PAGEREF _Toc413006507 h582-15-1- پیشگیری اولیه (ابتدائی،نخستین):PAGEREF _Toc413006508 h582-15-2- پیشگیری ثانویه(دومین):PAGEREF _Toc413006509 h592-15-3- پیشگیری ثالث(سومین):PAGEREF _Toc413006510 h592-16- تقسیم بندی انواع پیشگیری از نظر مکانیسم:PAGEREF _Toc413006511 h602-16-1- استفاده ازسیستم عدالت کیفری:PAGEREF _Toc413006512 h602-16-2- کاهش فرصت‌های وقوع جرم:PAGEREF _Toc413006513 h602-16-3- کاهش انگیزه ارتکاب جرم:PAGEREF _Toc413006514 h602-17- بزهکاری نوجوانان:PAGEREF _Toc413006515 h602-17-1-تعریف بزهکاری:PAGEREF _Toc413006516 h612-17-2- تعریف رفتاربزهکارانه نوجوانان:PAGEREF _Toc413006517 h612-18- بزهکاران بر اساس مدل ترسیمی به سه دسته تقسیم شده‌اند که عبارتند از:PAGEREF _Toc413006518 h642-19- اشکال رفتارهای بزهکارانه نوجوانان:PAGEREF _Toc413006519 h652-19-1- 1-پیشگیری از بزهکاری موردیPAGEREF _Toc413006520 h652-19-2-1-پیشگیری از بزهکاری موقتیPAGEREF _Toc413006521 h662-19-3-1- پیشگیری از بزهکاری مزمنPAGEREF _Toc413006522 h672-19-4- نتیجه گیری نهایی بعد از ارائه سه روش پیشگیرانهPAGEREF _Toc413006523 h702-20- رویکردهایی درمورد بزهکاری:PAGEREF _Toc413006524 h722-20-1- رویکرد کنترل اجتماعی:PAGEREF _Toc413006525 h722-20-2- رویکرد پیوندهای افتراقی:PAGEREF _Toc413006526 h742-20-3- رویکرد شکل ظاهری:PAGEREF _Toc413006527 h752-20-4- رویکرد ساختار زیستی:PAGEREF _Toc413006528 h762-21- نوجوانی:PAGEREF _Toc413006529 h762-22- بلوغ جنسی و نشانه‌های آن:PAGEREF _Toc413006530 h782-23- برخی وظایف والدین:PAGEREF _Toc413006531 h78بخشدوم- مطالعات انجام شدهPAGEREF _Toc413006532 h802-24- پیشینه پژوهش:PAGEREF _Toc413006533 h802-24-1- تحقیقات ا نجام شده درخارج ازکشور:PAGEREF _Toc413006534 h802-24-2- تحقیقات انجام شده در ایران:PAGEREF _Toc413006535 h81فصل سوم: روش تحقیق
3-1- مقدمهPAGEREF _Toc413006536 h883-2- روش تحقیق:PAGEREF _Toc413006537 h883-3- جامعه آماری:PAGEREF _Toc413006538 h893-4- نمونه آماری و روش نمونه گیری:PAGEREF _Toc413006539 h893-5- قلمرو مکانی و زمانی تحقیق:PAGEREF _Toc413006540 h893-6- ابزار گرد آوری اطلاعات:PAGEREF _Toc413006541 h893-7- روایی و پایایی ابزار پژوهش:PAGEREF _Toc413006544 h903-8- تعریف عملیاتی متغیرها :PAGEREF _Toc413006545 h913-9- روش‌های تجزیه وتحلیل اطلاعات:PAGEREF _Toc413006546 h92فصل چهارم: تجزيه و تحليل داده‌ها و يافته‌ها
4-1-مقدمه:PAGEREF _Toc413006547 h944-2-یافته‌های توصیفی:PAGEREF _Toc413006548 h944-2-1- مشخصات پاسخگویان:PAGEREF _Toc413006549 h944-3- یافته‌های استنباطی:PAGEREF _Toc413006550 h112فصل پنجم: بحث و نتيجه‌گيري
5-1- مقد مه:PAGEREF _Toc413006551 h1185-2- یافته‌های پژوهش:PAGEREF _Toc413006552 h1185-3- جمع بندی:PAGEREF _Toc413006553 h1215-4- پیشنهادات:PAGEREF _Toc413006554 h1215-4-1- پیشنهادهای کاربردی یا عملی:PAGEREF _Toc413006555 h1215-4-2- پیشنهادهای پژوهشی یا علمی:PAGEREF _Toc413006556 h1235-4-3- سایرپیشنهادها:PAGEREF _Toc413006557 h1235-5- محدودیت‌های تحقیق:PAGEREF _Toc413006558 h124فهرست منابع و مأخذPAGEREF _Toc413006559 h124ضمایم
1-پرسشنامه محقق ساخته
2- پرسشنامه کوپر اسمیت
TOC h z t “B Nazanin 12 ج,1” جدول (4-1): توزیع فراوانی سنPAGEREF _Toc412285431 h95جدول(4-2): توزیع فراوانی مقطع تحصيليPAGEREF _Toc412285432 h96جدول(4-3): توزیع فراوانی معدل سالقبلPAGEREF _Toc412285433 h97جدول (4-4): توزیع فراوانی سواد پدرPAGEREF _Toc412285434 h98جدول(4-5): توزیع فراوانی سواد مادرPAGEREF _Toc412285435 h99جدول (4-6): توزیع فراوانی شغل پدرPAGEREF _Toc412285436 h100جدول (4-7): توزیع فراوانی شغل مادرPAGEREF _Toc412285437 h101جدول (4-8): توزیع فراوانی سرپرست خانوادهPAGEREF _Toc412285438 h102جدول (4-9): توزیع فراوانی ميزان درآمد خانوادهPAGEREF _Toc412285439 h103جدول (4-10): توزیع فراوانی تعداد اعضاي خانوادهPAGEREF _Toc412285440 h104جدول (4-11): توزیع فراوانی فرزند چندم خانوادهPAGEREF _Toc412285441 h105جدول (4-12): توزیع فراوانی قيد حيات پدرPAGEREF _Toc412285442 h106جدول (4-13): توزیع فراوانی قيد حيات مادرPAGEREF _Toc412285443 h107جدول (4-14): توزیع فراوانی فرزند طلاقPAGEREF _Toc412285444 h108جدول (4-15): توزیع فراوانی محل سکونتPAGEREF _Toc412285445 h109جدول (4-16): توزیع فراوانی جرم ارتکابيPAGEREF _Toc412285446 h110جدول (4-17): توزیع فراوانی چندمين بار جرمPAGEREF _Toc412285447 h111جدول (4-18): نتایج آزمون كولموگروف– اسميرنوف براي بررسي نرمال بودن توزيع نمراتPAGEREF _Toc412285448 h112جدول (4-19): آزمونt مستقل براي مقايسه عزت نفس کلي درگروه سالم و بزهکارPAGEREF _Toc412285449 h113جدول (4-20): آزمونt مستقل براي مقايسه عزت نفس خانوادگي در گروه سالم و بزهکارPAGEREF _Toc412285450 h114جدول (4-21): آزمونt مستقل براي مقايسه عزت نفس اجتماعي درگروه سالم و بزهکارPAGEREF _Toc412285451 h115جدول (4-22): آزمونt مستقل براي مقايسه عزت نفس تحصيلي درگروه سالم و بزهکارPAGEREF _Toc412285452 h116
TOC h z t “B Nazanin12 ن,1” نمودار (4-1): نمودار ستونی توزیع فراوانی سنPAGEREF _Toc412285645 h95نمودار (4-2): نمودار ستونی توزیع فراوانی سنPAGEREF _Toc412285646 h96نمودار (4-3): نمودار ستونی توزیع فراوانی معدل سال قبلPAGEREF _Toc412285647 h97نمودار (4-4): نمودار ستونی توزیع فراوانی سواد پدرPAGEREF _Toc412285648 h98نمودار (4-5): نمودار ستونی توزیع فراوانی سواد مادرPAGEREF _Toc412285649 h99نمودار (4-6): نمودار ستونی توزیع فراوانی شغل پدرPAGEREF _Toc412285650 h100نمودار (4-7): نمودار ستونی توزیع فراوانی شغل مادرPAGEREF _Toc412285651 h101نمودار (4-8): نمودار ستونی توزیع فراوانی سرپرست خانوادهPAGEREF _Toc412285652 h102نمودار (4-9): نمودار ستونی توزیع فراوانی میزان درآمد خانودهPAGEREF _Toc412285653 h103نمودار (4-10): نمودار ستونی توزیع فراوانی تعداد اعضاي خانوادهPAGEREF _Toc412285654 h104نمودار (4-11): نمودار ستونی توزیع فراوانی فرزند چندم خانوادهPAGEREF _Toc412285655 h105نمودار (4-12): نمودار ستونی توزیع فراوانی قید حیات پدرPAGEREF _Toc412285656 h106نمودار (4-13): نمودار ستونی توزیع فراوانی قید حیات مادرPAGEREF _Toc412285657 h107نمودار (4-14): نمودار ستونی توزیع فراوانی فرزند طلاقPAGEREF _Toc412285658 h108نمودار (4-15): نمودار ستونی توزیع فراوانی محل سکونتPAGEREF _Toc412285659 h109نمودار (4-16): نمودار ستونی توزیع فراوانی جرم ارتکابیPAGEREF _Toc412285660 h110نمودار (4-17): نمودار ستونی توزیع فراوانی چندمین بارجرمPAGEREF _Toc412285661 h111
فصل اول
طرح تحقیق
مقدمه:موضوع تحقیق تبیین عزت نفس و تأثیر آن در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز می باشد. در دیدگاه دینی ما عزت نفس به عنوان یکی از مؤلفه های شخصیت سالم و بهنجار دارای اهمیت سزاوار بوده و می توان گفت که یکی از بزرگترین درسی که انبیاء الهی به بشریت داده اند همین عزت نفس و نگه داشتن کرامت نفس است. چون در سایه عزت نفس است که انسان می تواند توانایی ها و استعدادهای دروی خود را شکوفا سازد و پرداختن به این امر در جامعه کنونی از اهمیت و ضرورت خاصی برخوردار است. به تعبیری دیگر می توان گفت که برای یک زندگی صحیح و عاری از اشتباهات کم و یا رسیدن به قله های معنویت و حتی مادیت اشرافیت کامل انسان به شرافت درونی و دوری از ذلت و خواری است. درست است که انسان همواره در مسیر تکامل بوده و هر لحظه می تواند با اتکاء به منبع لم یزلی و تلاش خود، نواقص موجود در این مسیر را جبران کند ولی برای اینکه انسان به نقطه مد نظر برسد لازم است که خود و اطرافیان اعم از جامعه، خانواده و غیره او را در این مسیر یاری کنند و آنچه را که لازمه رسیدن به این نقطه است برای وی فراهم کنند که مسلماً کمک به حفظ عزت نفس و یا ارتقای آن و یاد دادن روش های آن از مصادیق بازر این ملزومات می باشد. با نگاه به محیط اطراف در عصر کنونی می بینیم که سرمایه های جامعه که همان فرزندان نوجوانان باشند روز به روز توسط عوامل گوناگون در حال خروج از مسیر اصلی زندگی و افتادن در تباهی هستند ولی اگر ارزش های درونی همان فرزندان، برایشان مورد تبیین قرار گیرد و ارزش و اهمیت عزت و کرامت نفس برایشان یادآوری شود و به این نتیجه برسند که رسیدن به اهداف بزرگ نیازمند عدم اقناع به لذات گذراست، پس همواره در حفظ و ارتقاء آن تلاش خواهند کرد. علی رغم اینکه تلاش هایی در این مسیر صورت گرفته اما چون عزت نفس یکی از فضایل ارزشمند است لذا بازکاوی و نگرش دقیق به آن نشان می دهد که چرا یکی از مسائل بنیادین تربیتی در اکثر مکاتب و روش های تربیتی است.
مربیان، والدین، رهبران دینی، بزرگان سیاست همگی بر این امر اتفاق نظر دارند که جامعه نیاز به پرورش اشخاصی با عزت نفس سالم و بالا دارد و احصاء موانع موجود و هموار کردن مسیر، از وظایف پژوهشگران و محققین در امر تربیت و اصلاح افراد جامعه می باشد.
این فصل با عنوان طرح تحقیق در برگیرنده موضوعاتی از قبیل بیان مسئله و اهمیت تحقیق است که به اهمیت موضوع و ضرورت های پرداختن به این موضع اشاره شده است. و سپس به اهداف، سؤالات، فرضیات و کاربران تحقیق اشاره شده است. و در آخر با اشاره به تعاریف مفهومی متغیر ها فصل به پایان می رسد.
1-1-بیان مسئله:روانشناسان، اعتماد به نفس مثبت یا همان عزت نفس را بعنوان هسته مرکزی سازگاری اجتماعی قلمداد می کنند که این، دیدگاه گسترده و تاریخی طولانی دارد. یافته‌های تجربی جدید، ارتباط بین عزت نفس با عملکرد مؤثر و مطلوب را اثبات نموده اند و بیان شده که بسیاری از مشکلات انسان‌ها محصول عزت نفس ما بین افراد است، اگر فرد به خود بها دهد، کمتر به احساس‌های منفی و افکار آزار دهنده تن می دهد و بین اعمال خویش و باورها و اعتقادات خود هماهنگی ایجاد می کند. عزت نفس نگرش مستمری است که شخص راجع به ارزشمندی خویش دارد. قضاوت شخصی و خودارزشمندی که شخص درباره ی خودش دارد، عزت نفس نام دارد.
عزت نفس از نظر روزنبرگ دو مؤلفه دارد:1- احساس خودارزشمندی مبتنی بر ارزیابی خویشتن2- احساس کارآمدی مبتنی بر مشاهده ی آثار کارهای فرد(انصاری نژاد، 1389)
نوجوانی که احساس خوبی نسبت به خود دارد به طور معمول نسبت به زندگی احساس مثبتی دارد و این حس مثبت و خوشایند باعث می شود نوجوان در مقابله با مشکلات و اتفاقات زندگی با توانایی و اطمینان رفتار کند. شخصی که عزت نفس بالایی دارد، لبخند می زند، از نگاه فرار نمی‌کند، با استقامت می‌ایستد و به طور کلی یک احساس مثبت ارائه می‌دهد، دیگران هم به احساس مثبت او پاسخ می دهند، وی را می‌پذیرند و جذبش می‌کنند.
در مقابل،کسی که عزت نفس پایینی دارد، احساس بی‌کفایتی، عدم اطمینان، ناامیدی، بهانه جویی و اضطراب دارد. وی دامنه محدودی از عواطف و احساسات دارد و به آسانی تحت تأثیر دیگران قرار می‌گیرند. متأسفانه تأثیرپذیری افرادی که عزت نفس پایینی دارد، عامل هدایت کننده آنها به سوی بزهکاری است و به این دلیل توجه بیشتر به مسئله عزت نفس از اولویت‌های اصلی روانشناسان و دست اندرکاران امور تربیتی جامعه بوده که نیروی انتظامی هم بعنوان یک سازمان اجتماعی که علاوه بر برخورد با جرایم و بزهکاری نوجوانان، در فکر ارائه راهکارهای مورد نیاز بر اساس پزوهش‌های علمی است. و افراد دخیل در این مقوله که اساتید و دانشجویان باشند، می توانند با پرداختن به تحقیق و پژوهش در خصوص عزت نفس نوجوانان کمک شایانی به افراد جامعه بالأخص والدین نموده تا گرهی از مشکلات جامعه را بگشایند. مشکلی که در اینجا مطرح است بزهکاری نوجوانان پسر است که این امر نیز منبعث از عوامل گوناگونی است که از این عوامل عزت نفس یا پایین بودن آن سهم به سزایی را داشته و دارد.
مطالعات انجام شده رابطه بین عزت نفس فرد و اشرافیت وی به توانایی‌های خود که بر میزان موفقیت یا عدم موفقیت فرد تأثیرگذار هست را مورد تأیید قرار داده است. افزایش عزت نفس باعث می شود احساس ارزشمندی و توانمندی در فرد احیاء شود و تغییرات مثبتی، چون افزایش پیشرفت تحصیلی، افزایش تلاش برای کسب موفقیت، داشتن اعتماد به نفس و بلند همت بودن، تمایل به بهداشت سلامت بیشتر، لذت بردن از روابط دیگران و پیش بینی مثبت نسبت به موقعیت‌های بعدی در او پدیدار می‌شود. (برماس، 1383) عزت نفس موجب خواهد شد که فرد در امورات شخصی از قبیل کار و تحصیل و غیره موفق باشد این موفقیت فرد در ارتقاء جایگاه اجتماعی وی تأثیر گذاشته و علاوه بر آن، موجبات سلامت جامعه را نیز فراهم خواهد نمود.
در این تحقیق دو مسئله عمده وجود دارد،یکی عزت نفس که بعنوان متغییر مستقل و دیگری بزهکاری نوجوانان که متغییر وابسته محسوب می شود(xعبارتست ازعزت نفس وyعبارتست از بزهکاری) و به این مسائل پرداخته خواهد شد که آیا وجود یا عدم وجود عزت نفس می تواند بر بزهکاری نوجوانان تأثیر داشته باشد؟ ضمناً عوامل تأثیرگذار بر عزت نفس نیز مورد بحث قرار خواهدگرفت و در ادامه بدنبال آن هستیم که عزت نفس و تأثیر آن را در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز(مطالعه موردی دانش آموزان اول و دوم دبیرستان های دولتی در سال 1392)مورد بررسی قرار داده و تبیین نماییم.
1-2-اهمیت وضرورت تحقیق: پایین بودن عزت نفس یکی از متداول ترین مشکلات روانی در میان افراد جامعه به خصوص نوجوانان است، مشکل و ضعفی که بر همه جنبه‌های زندگی تأثیر منفی می‌گذارد. ندادن ارزش و اعتبار به خویشتن نه تنها موجب خرابی رابطه شخص با خود می شود بلکه در ارتباطات شخصی فرد با والدین، فرزندان و خلاصه همه اطرافیان صدمات شدیدی وارد می سازد. این احساسات انسان را از پای در می آورد و احساسات مخربی چون تشویق، نگرانی، خجالت، سرخوردگی، حسادت، دشمنی و ترس را برانسان غالب می سازد. اهمیت داشتن عزت نفس و عدم آن، شباهت زیادی به شکست و پیروزی و یا مرگ و زندگی دارد.
میزان موفقیت نوجوانان در آینده بستگی زیادی به میزان عزت نفس آنان داشته و این امر از نتایج تحقیقات گسترده ای که توسط روانشناسان مختلف دنیا صورت گرفته استنباط می شود. (فیض الهی،1392)
تحقیقات صورت گرفته بالأخص درکشورهای خارج، نشان از ارتباط معنادار بین اعتماد به نفس مثبت و عزت نفس با موفقیت یا عدم موفقیت فرد در تمام جنبه‌های زندگی اعم از علمی، اجتماعی،اقتصادی و غیره را می دهد. ولی به این موضوع در داخل کشور ما و یا حدأقل در دانشگاه پلیس زیاد پرداخته نشده و به نظر می رسد که عزت نفس می تواند نقش تعیین کننده ای در امر پیشگیری از بزهکاری نوجوانان داشته باشد و اگر عزت نفس در دوران کودکی و نوجوانی مورد توجه قرار گرفته و به ارتقاء آن در سنین جوانی و بزرگسالی نیز توجه شود، می تواند در سالم سازی فضای جامعه مؤثر باشد.
تحقیقات مربوط به رابطه عزت نفس و بزهکاری و یا تأثیر آن در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان بسیار با اهمیت بوده و می تواند نتایج حاصله در ناجا و سازمان‌هایی به مانند آموزش و پرورش،سازمان بهزیستی و سایر سازمان‌های خدمات اجتماعی از قبیل کانون‌های اصلاح و تربیت و غیره مورد استفاده قرار گیرد. نتایج حاصل از این تحقیق، با توجه به متفاوت بودن قلمروی جغرافیایی اش با تحقیقات پیشین، متفاوت از تحقیقات مشابه در این زمینه خواهد بود. می خواهیم به این نقطه برسیم که با وجود فرهنگ غنی و اسلامی که در جامعه ما بوده است و این همه تأکید بر تربیت اسلامی از سوی سازمان‌ها، نهادها، دانشمندان و متفکران اسلامی و بالأخص خانواده‌ها، چقدر بر میزان ارتقاء عزت نفس موجب شده؟ و آیا عزت نفس به میزان مطلوبی در بین نوجوانان ما وجود داشته و دارد؟
مطالعات مختلف نشان داده که حدود یک سوم نوجوانان عزت نفس کمی دارند، این عزت نفس کم، می‌تواند موقتی باشد اما در موارد جدی و شدید سبب افسردگی، بی اشتهایی عصبی، بزهکاری و حتی خودکشی شود. ابعاد مختلف عزت نفس کلی پایین با رفتارهای انحرافی و بزهکاری همبستگی بالایی دارد. با توجه به اوضاع محیطی ممکن است عزت پایین سبب انحراف و بزهکاری شود. نوجوانانی که تحقیر می شوند یا شکست می خورند برای افزایش میزان عزت نفس خودشان ممکن است رفتارهای بزهکارانه انجام دهند.(انصاری نژاد، 1391)
پس نشان دادن الگوهای صحیح، رفتارها و هنجارهای مورد قبول و پسند محیط و جامعه می تواند کمک شایانی بدین گونه نوجوانان نماید. در این میان اصرار بیشتر روانشناسان بر ابراز محبت بی قید وشرط از سوی والدین نسبت به نوجوانان دارای شرایط احتمال گرایش به بزهکاری و یا نوجوانانی که اشتباهات جزئی داشته و هنوز بعنوان یک بزهکار تلقی نمی شوند، بر اهمیت توجه به عزت نفس می افزاید. این ابراز محبت می تواند تأثیر معجزه آسایی در ارتقاء عزت نفس فرزندان داشته باشد، به شرطی که همان اسلوب صحیح در برخورد با آن نوع از نوجوانان رعایت گردد.
1-3-اهداف تحقیق:1-3-1-هدف کلی:بررسی تأثیر عزت نفس در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز در سال 1392.
1-3-2-اهداف جزئی:1-بررسی تأثیر عزت نفس خانوادگی در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز در سال 1392.
2-بررسی تأثیر عزت نفس اجتماعی در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز در سال 1392.
3-بررسی تأثیر عزت نفس تحصیلی در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز در سال 1392.
1-4-سوالات تحقیق:1-4-1-سؤال اصلی:عزت نفس چه تأثیری در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسرشهر تبریز در سال 1392 دارد؟
1-4-2-سؤالات فرعی:1- عزت نفس خانوادگی چه تأثیری در پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسرشهر تبریز در سال 1392 دارد؟
2-عزت نفس اجتماعی به چه میزان درپیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسرشهر تبریز در سال 1392 تأثیر دارد؟
3- عزت نفس تحصیلی چه تأثیری در بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز در سال 1392 دارد؟
1-5- فرضیات:1-5-1-فرضیه اصلی:بین عزت نفس و پیشگیری از بزهکاری نوجوانان پسرشهر تبریز در سال 1392 رابطه معناداری وجود دارد.
1-5-2-فرضیه های فرعی:1-بین عزت نفس خانوادگی و بزهکاری نوجوانانپسرشهر تبریز در سال 1392 رابطه وجود دارد.
2-بین عزت نفس اجتماعی و بزهکاری نوجوانان پسر شهر تبریز در سال 1392 رابطه معناداری وجود دارد.
3-بین عزت نفس تحصیلی و بزهکاری نوجوانانپسرشهر تبریز در سال 1392 رابطه معناداری وجود دارد.
1-6-کاربران پژوهش:نتایج و یافته‌های این تحقیق می تواند در سازمان‌های ذیل الذکر کاربرد داشته باشد:
1- ناجا (معاونت آموزش،معاونت اجتماعی) ، بدین صورت که معاونت اجتماعی ناجا در هر رده‌ای می تواند یافته‌ها و نتایج را در اختیار کارشناسان امور اجتماعی و روانشناسی قرار دهد و آنها در آموزش همگانی به خانواده‌ها و نیز در طرح تعامل و اعزام کارشناسان به محیط‌های آموزشی اعم از مدارس ابتدائی، راهنمائی و غیره مورد استفاده قرار دهند و همچنین معاونت آموزش هم می تواند این نتایج را در ارتقاء میزان عزت نفس سربازان و یا پرسنل جوانی که جدیداً به سازمان وارد شده اند مورد استفاده قرار دهد.
2-سازمان آموزش و پرورش استان آذربایجان شرقی به قطع یقین بیشترین میزان استفاده را از نتایج و یافته‌های پژوهش حاضر در امر آموزش، تربیت و اصلاح روند امور در پیشبرد هرچه بهتر نظام آموزشی خود در جهت ارتقاء سطح عزت نفس دانش آموزان نوجوان که بیشترین نقش را در عدم گرایش آنان به بزهکاری را دارد، داشته باشد.
3- کانون اصلاح وتربیت مرکز تبریز هم بدلیل اینکه تمامی نوجوانان پسر حاضر در این مرکز به طور تمام شمار مورد مطالعه وتحقیق قرار گرفته اند یکی دیگر از مراکزی است که می تواند از این تحقیق در جهت اصلاح وتربیت بهتر نوجوانان بزهکار استفاده نماید.
4-سازمان تبلیغات اسلامی استان آذربایجان شرقی به عنوان یکی از سازمان‌های دخیل در امور تبلیغ و ترویج احکام اسلامی و تربیت فرزندان بر طبق موازین اصیل اسلامی است، می تواند با نگاه به یافته‌ها و نتایج حاصل از این کار تحقیقی، نقش اساسی در راستای کمک به اولیاء و خود نوجوانان که مخاطبین اصلی در سخنرانی‌ها و نشریه‌های آن سازمان محسوب می شوند، داشته باشد.
5-اداره بهزیستی استان آذربایجان شرقی بدلیل عهده دار بودن تربیت و سرپرستی برخی از نوجوانان به اصطلاح بد سرپرست یا کودکان و نوجوانان کار و نگهداری از آنان در مراکز ویژه زیر نظر بهزیستی و با توجه به اینکه این طیف از نوجوانان استعداد بیشتری را در گرایش به بزهکاری و جرایم را دارند،می تواند با نگاه اجمالی به مطالب و یافته های این تحقیق، کارشناسان مربوطه را یاری کند.
6- غیر از سازمان‌هایی که ذکر شد سازمان و نهادهای دیگری هم می تواند از نتایج بدست آمده در این تحقیق کاربردهایی را داشته باشد ازجمله اداره بهداشت و درمان، سازمان زندان‌ها، اداره فرهنگ و ارشاد اسلامی، هلال احمر و غیره.
1-7-تعاریف مفهومی متغیرها:متغیر‌های این تحقیق عبارتند از عزت نفس که متغیر مسقل و دیگری بزهکاری که آن هم بعنوان متغیر وابسته تلقی می شود.
1-7-1- تعریف مفهومی عزت نفس:عزت نفس طبق تعريف فرهنگنامه اي: ارجمندي ذات، خود، گرامي داشتن خود، عزيز دانستن خود، خودارزیابی ( عميد، 1363)عزت نفس درجه تأیید، تصویب، و ارزشی که شخص براي خود قائل استمی باشد.1-7-2- تعریف مفهومی بزهکاری:بزهکاری یعنی رفتارهای خلاف قانون کیفری و هم خلاف قوانین مقررات اجتماعی حاکم بر جامعه،مانند قوانین راهنمائی و رانندگی، قوانین مدنی و یا مجموعه قوانینی که مختص یک جامعه ی فرعی و یا کوچک در کشور است مانند قوانین و مقررات در مدارس، ادارات و نیز رفتارهای خلاف هنجارها و ارزش‌های مورد پذیرش عموم در جامعه می باشد. مانند فعالیت مربوط به خشونت، اخلال در نظم خانه و خانواده و برخی بزهکاری‌های پنهان نوجوانان. (بلسیر، 1391)
فصل دوم:
ادبیات تحقیق
مقدمه:این فصل به عنوان ادبیات تحقیق یا همان مبانی نظری به دوبخش عمده تقسیم شده است بخش اول بیان مطالبی است در خصوص عزت نفس، پیشگیری، نوجوانی، بزهکاری نوجوانان، تعاریف و نظریه‌های گوناگونی که در این خصوص از سوی روانشناسان و کارشناسان مطرح در این زمینه‌ها ارائه شده است در بخش دوم با عنوان پیشینه تحقیق،به پژوهش‌ها و تحقیقاتی که با عنوان‌های عزت نفس و بزهکاری نوجوانان در داخل و خارج از کشور انجام گردیده، اشاره اجمالیشده است.
برای انسان هیچ ارزشی، مهم تر از داوری او در مورد نفس خویش نیست، تصوری که یک فرد از خویشتن دارد به طور ضمنی در همه واکنش‌های او متجلی است. نیاز به احترام و عزت نفس از نیازهای اساسی انسان است که روانشناسان بر آن تأکید دارند. عزت در همه فرهنگ‌ها ارزش و ذلت ضد ارزش به حساب می آید، مفهوم و مصداق آن در فرهنگ‌های مختلف متفاوت است. ناتانیل براندن پدر نهضت عزت نفس می نویسد:
احساس ما از خویشتن و آنچه را که در مورد خود می اندیشیم بر کلیه جوانب تجربه ما از زندگی اثر جدی و قطعی دارد. شیوه رفتار ما در کار و حرفه، در مسائل عشقی و عاطفی، در امور جنسی، در نقش پدر و مادر در رابطه با فرزندان و در پیشرفت امور زندگی همه و همه متأثر و در گرو احساس ما از نقش خویشتن است.همچنین راهگشای فهم و درک ما از خود و دیگران است. همه ی مشکلات روانی مانند اضطراب، افسردگی، اعتیاد به مواد مخدر همه و همه ریشه در عزت نفس ضعیف دارد.
عزت نفس سالم یک نیاز اصولی و اساسی برای برخورداری از یک زندگی با فرجام است.
منظور از از عزت نفس نیرومند، احساس اطمینان از شایستگی در زندگی است. معنی عزت نفس ضعیف این است که انسان خود را مناسب و لایق زندگی نداند و عزت نفس متوسط نوسان بین این دو می‌باشد.
یکی از مهم ترین صفات بشری برای رسیدن به هدف‌هایی که انسان در پیش دارد عزت نفس است. برخورداری از اراده و اعتماد به نفس قوی، قدرت تصمیم گیری و ابتکار، خلاقیت، سلامت فکر و بهداشت روانی ارتباط مستقیمی با میزان عزت نفس و احساس خود ارزشمندی دارد.
همه افراد جامعه، صرفنظر از سن،جنسیت، زمینه فرهنگی، جهت و نوع کاری که در زندگی دارند، نیازمند عزت نفس هستند. در حقیقت بررسی های گوناگون روانشناسی حاکی از آن است که چنانکه نیاز به عزت نفس ارضاء نشود، نیازهای گسترده تر نظیر نیاز به آفریدن پیشرفت یا درک استعداد بالقوه محدود می ماند. عزت که در اصل یک کلمه عربی است در لغت به معنای محکم و نفوذناپذیر است.«أرض عزیزه»یعنی زمینی که آب در آن راه نیابد. این واژه از نظر اصطلاحی اجتماعی به معنای حالتی است که از شکست انسان پیشگیری می کند و مانع مغلوب شدن او می گردد.(عسگری،1392)
بخش اول: مبانی نظری پژوهش2-1- تعاریف عزت نفس: عزت نفس دارای تعاریف متعددی است، به بعضی از مهم ترین آن‌ها پرداخته می شود.
منظور از عزت نفس، احساس و تصوری است که فرد به مرور زمان نسبت به خویشتن در ذهنمی پروراند. به عبارت ساده تر، عزت نفس یعنی ارزیابی فرد از خودش، حال این برداشت و ارزیابی می تواند مثبت و خوشایند باشد، یا منفی و ناخوشایند. (شجری، 1392)
عزت نفس1 درکی است که فرد از خود دارد، اما این درک با قضاوت‌های ارزشی همراه است و دربرگیرنده میزانی از حرمت خویش و خویشتن پذیری است.(همان منبع) بنابراین حس ذهنی و دیرپائی از میزان پذیرش خود به شمار می رود. عزت نفس از عوامل درونی و بیرونی متأثر است. عوامل درونی، عواملی هستند که از درون نشأت می‌گیرد یا خود شخص آن را ایجاد می کند. مانند: نظرها، باورها و اعمال یا رفتار. عوامل بیرونی همان عوامل محیطی هستند. پیام‌هایی که کلامی و غیر کلامی انتقال پیدا می‌کنند و تجربه‌هایی که بانی و موجب آن والدین، آموزگاران، اشخاص مهم در زندگی، سازمان دهندگان و فرهنگ هستند(براندن، 1386)
افراد با عزت نفس بالا، برون گرا، سازگار، با وجدان، دارای ثبات عاطفی و آماده تجربه کردن هستند و تمایل دارند ویژگی‌های اجتماعی مطلوبی را به خود نسبت دهند. افرادی با عزت نفس پائین، اعتماد به نفس برای درگیر شدن در انواع رفتارهای اجتماعی را ندارند و بنابراین درون گراتر هستند. (شجری،1392). در مجموع عزت نفس رابطه قوی با سازه‌های انگیزشی مثل خوش بینی، سلطه و رقابت دارد، یعنی احساس کردن خود به عنوان یک عامل شایسته و دارای توانمندی موفقیت.
استفاده از منابع انسانی با عزت نفس بالا به معنی بهره وری بالاتر برای کارفرمایان است. برای کارمندان، عزت نفس بالا افراد را سریع تر به ارتقاء و توسعه شغلی در شرکت‌ها یا هنگام تقاضا دادن برای مشاغل بهتر در سازمان‌های دیگر، می رساند. عزت نفس منابع انسانی، یکی از مؤلفه‌های مهم جنبه روان شناختی به ویژه پیرامون مؤلفه‌های نگرشی می باشد. (همان منبع).
عزت نفس میزان پذیرش خود که از عواملی از قبیل نظرها، باورها، اعمال و رفتار، عوامل محیطی و غیره متأثر می باشد که در این راستا افراد دارای عزت نفس بالا سازگار، با وجدان و دارای ویژگی‌های مطلوب اجتماعی می باشند. لیکن افراد با عزت نفس پائین درون گرا و از ویژگی‌های مطلوب اجتماعی برخوردار نمی باشند.
2-2-تعاریف عزت نفساز دیدگاه روانشناسان وجامعه شناسان:روانشناسان ونیز جامعه شناسان تعاریف عملیاتی و به اصطلاح کاربردی زیادی را مطرح نموده اند که به برخی از آنها در ذیل اشاره می شود.1ـ عزت نفس تصورات، نگرش‌ها، ارزيابي‌هايي كه شخص به طور مدام درباره خود انجام مي دهد، قضاوت شخصی و خودارزشمندی که شخص درباره خودش دارد. ( كوپر اسميت، 1967 )
2-عزت نفس قضاوتی است فردی از شایستگی که ویژه عام شخصیتی است نه یک نگرش لحظه ای یا اختصاصی برای موقعیت‌های خاص(پروین، جان،1392)
3-احساس خود ارزشمندی مبتنی بر ارزیابی خویشتنو احساس کارآمدی مبتنی بر مشاهده آثار کارهای فرد. این تعریف پرکاربردترین تعریف در مورد عزت نفس است.(رونبرگ، 1965)
4- عزت نفس یعنی احساس ارزشمند بودن که از طریق مجموعه افکار،عواطف، احساس‌ها و تجربه‌ها بدست می آید به نحوی که فرد خود را توانمند، باکیفیت و موفق می داند.(بازگیر، 1388)
عزت نفس به برآورد کلی شخصیتی از کفایت‌ها یا ارزش‌هایش مربوط می شود،عزت نفس در حقیقت اجزای برآورده شده از خودپنداره فرد است.خودپندراه نیز عبارت است از یک ارزیابی عام که بسیاری از ارزیابی‌های ویژه فردی در خصوص کفایت‌ها و ارزش‌هایش را ارئه می کند، کفایت‌ها و ارزش‌هایی که هرشخص می تواند به عنوان کودک، نوجوان و یا در هر موقعیت سنی و در هر شغل و موقعیتی در ذهن خود به همراه داشته باشد.به تعبیری دیگر قضاوتی است که افراد صرفنظر از اوضاع و احوال نسبت به خود دارند،و مبین درجه اطمینان یک فرد به ظرفیت موفقیت و به ارزش اجتماعی و شخصی خویشتن است که شامل ابعاد،حیطه‌هاو یامؤلفه‌های کلی یا عمومی، خانودگی، اجتماعی و تحصیلی می باشد و هریک از این مؤلفه‌ها و یا ظرفیت‌ها بر اساس پرسشنامه کوپر اسمیت احصاء شده و خود این مؤلفه‌ها شامل مفاهیمی است که در ذیل هریک، آورده شده است
مدل مفهومی عزت نفس کوپر اسمیت
-253365115570عزت نفس کلی
موجب عدم گرایش نوجوانان به بزهکاری می‌شود
عزت نفس تحصیلی
عزت نفس اجتماعی
عزت نفس خانوادگی
00عزت نفس کلی
موجب عدم گرایش نوجوانان به بزهکاری می‌شود
عزت نفس تحصیلی
عزت نفس اجتماعی
عزت نفس خانوادگی

پسر
41059107429500
الف- عزت نفس کلی:
ارزیابی و قضاوت فرد نسبت به کلیه ارزش‌های خود اطلاق می شود، که این جنبه از عزت نفس، سایر جنبه‌های فوق را در خود دارد و در واقع به ابعاد مختلف عزت نفس نوعی وحدت و یکپارچگی می بخشد. اگر فرد برای حیطه‌هایی که احساس خوبی در مورد آن‌ها دارد ارزش قائل شود، عزت نفس کلی اش مثبت خواهد بود و اگر آن حیطه‌ها بی ارزش شود، منجر به احساس منفی در مورد خود خواهد شد. (اسلامی نسب، 1374) خصوصیاتی که در این بعد از عزت نفس برای افراد مد نظر می باشد عبارتند از:
– تشویش خاطر ندارند.
– بدون داشتن مشکل زیاد، تصمیم می گیرند.
– جسارت گفتن حرف و سخن خود را دارند.
– به خودشان اطمینان دارند.
– به تنهایی توان انجام دادن کار خودشان را دارند و گلیمشان را از آب بیرون می کشند.
– از زندگی شان تقریباً راضی هستند.
– خودشان را خوب درک می کنند.
– ثبات در تصمیم گیری و پایبندی به آن تصمیم را دارند.
– نمی توانند خیلی چیزها را تغییر دهند.
– به سرعت نمی توانند به شرایط تازه، عادت و وفق گیرند.
– به راحتی تسلیم دیگران نمی شوند.
– نمی توانند خود را آن طور که هستند نشان و بروز دهند.
– در زندگی شان هیچ چیز قرو قاطی نیست و همه چیز جای خود را دارد.
– نسبت به خود مثبت اندیش هستند.
– از لحاظ تیب ظاهری خود را خوش استیل تر از دیگران می دانند.
– از موجودیت خود رضایت دارند.
– مورد اعتماد اطرافیان هستند.
– غالباً اهل خیالبافی نیستند، واقع بین هستند.
– خرسند از سن و سال خویش هستند.
– همیشه می دانند چه کار باید بکنند و نیازی به تذکر دیگران ندارند.
– از کارهایی که انجام می دهند رضایت خاطر دارند.
– نسبت به جنسیت خود رضایت دارند.
– انسان های از خود متشکر هستند.
– نسبت به مسائل اطراف خود آگاه بوده و به آنها اهمیت می دهند.
– در انجام وظایف محوله اغلب موفق هستند.
– با سرزنش های اطرافیان سرخورده نمی شوند.(سایت پرسمان دانش جوان www.porseman. org)
ب-عزت نفس خانوادگی:
خانواده مهم ترین و اساسی ترین محیط در شکل گیری و بنای شخصیت فرد تلقی می گردد. این که فرد تا چه اندازه در محیط خانواده پذیرفته می شود، احساسات وی تا چه حد مورد احترام است و رابط متقابل او با والدین، خواهران و برادرانش چگونه است، همه و همه در ایجاد عزت نفس فرد سهیم بوده و نقش اساسی خواهد داشت اگر فرد در خانواده مورد علاقه و محبت افراد دیگر باشد، احساس امنیت می کند و می توان گفت عزت نفس او مثبت است. (اسلامی نسب، 1373، ص 188) برخی شرایط محیطی و خصوصیات افراد از بعد عزت نفس خانوادگی عبارت است از:
– پدر و مادرهایی دارند که به احساسات بچه توجه دارند.
– پدرو مادرهایشان آنها را درک می کنند.
– قادر به گذراندن اوقات خوش با والدین هستند.
– به ندرت اتفاق می افتدکه در منزل رنجیده خاطر شوند.(خانه برایشان محیط امن محسوب می شود)
– والدینشان انتظارات بیجا از آنها ندارند.
– در خانه احساس امنیت و آرامش دارند.
– از پدر و مادر و رفتارشان نسبت به خود رضایت دارند.
– در منزل مورد توجه و محبت والدین و افراد خانواده قرار می گیرند. (سایت پرسمان دانش جوان www.porseman. org)
ج- عزت نفس اجتماعی:
عبارت است از احساسی که یک شخص در مورد خودش بعنوان یک دوست برای دیگران دارد. افراد می دانند که در صورت دستیابی به موفقیت، اجتماع امتیازاتی برای آنها قائل می‌شود که به طور معناداری بر زندگی آنها تأثیر می‌گذارد(اسلامی نسب، 1373، 189). برخی خصوصیات افراد از بعد عزت نفس اجتماعی عبارتند از:
– افرادی هستند که همه دوست دارند با آنها مصاحبت کنند.
– در میان همسالان از ارج و قرب بالایی برخوردارند.
– قدرت تأثیرگذاری بر دیگران را دارند.
– افراد عامه پسندی هستند.(مورد اقبال عمومی قرار دارند)
– با دوستان بزرگتر از خود راحت نیستند.
– در روابط با دیگران راحت و بدون تنش هستند.
– از روابط با دیگران دچار دردسر نمی شوند.
د- عزت نفس تحصیلی:
به ارزیابی و قضاوت فرد نسبت به ارزشمندی تحصیلی خود مربوط می شود. اگر فرد خود را با معیارهای مطلوب تحصیلی منطبق بداند و استانداردهای پیشرفت تحصیلی خود را برآورده سازد (طبیعتاً استانداردها به وسیله خانواده، معلمان و دوستان شکل گرفته است) دارای عزت نفس تحصیلی مثبت خواهد بود. یعنی اگر ملاک یا معیار پیشرفت تحصیلی برای او قبول شدن در یک ترم تحصیلی باشد و وی بتواند به چنین معیار تحصیلی دست یابد، دارای عزت نفس تحصیلی مثبت است. (بیابانگرد، 1380، ص328) اما برخی خصایص افراد از بعد عزت نفس تحصیلی:
– مفتخر از درس خواندن و نتایج خود هستند.
– در کارها و انجام وظایف خود حد نهایت را مد نظر قرار می دهند.
– در کلاس درس مشتاق درس پس دادن هستند.
– در کلاس نمی توانند ساکت باشند.
– در کلاس درس احساس نشاط دارند.
– در کلاس درس همیشه رو به آینده هستند.
– در کلاس درس همیشه موفق هستند و نمراتشان بر وفق مراد است.
– معلمان آنها از وضعیت تحصیلی ایشان رضایت دارند و این را همیشه بروز می دهند.
2-3- مفهوم عزت نفس:عزت نفس از جمله مفاهیمی است که در چند دهه اخیر مورد توجه بسیاری از روان شناسان و پژوهشگران قرار گرفته است، ولی قدمت تاریخی آن در مباحثی که علما و فلاسفه تعلیم و تربیت در گذشته داشته اند نیز به چشم می خورد. در طول هزاران سال گذشته، گزارش‌های تاریخی، نظرات فلاسفه، اشعار، افسانه‌ها و داستان‌ها گواه بر این مطلب است که انسان نیاز دارد خوب را جذاب و قابل احترام دانسته و تمام عملکردهایش را اخلاقی و ارزشمند جلوه دهد.
عزت نفس، در ادبیات فارسی، معانی عزیز شدن، گرامی شدن، ارجمند و ارجمندی را «عزّت» و معانی جان، حقیقت و خود هر چیز را به «نفس» اختصاص داده اند. (شاملو، 1388). منظور از عزت نفس احساس و تصویری است که فرد به مرور زمان نسبت به خویشتن در ذهن می پروراند؛ به عبارت ساده‌تر، عزت نفس یعنی ارزیابی فرد از خودش. (کلمز، کلارک وبین، 1373). عزت نفس، به معنای قضاوت شخص از ارزشمندی خود است و به نگرش فرد از خود دلالت می کند. افراد با بررسی نحوه کنار آمدن با استانداردها و ارزش‌های مورد نظر خود و مقایسه چگونگی عملکرد خود با دیگران، به قضاوت می‌پردازند.
عزت نفس، یکی از مهم ترین عوامل پیشرفت و شکوفایی استعداد و خلاقیت افراد می باشد. هرگاه فرد از عملکرد خود ارزیابی مثبتی داشته باشد، باعث افزایش عزت نفس وی و در صورت داشتن ارزیابی منفی از عملکرد خود، عزت نفس او کاهش می یابد. (شاملو، 1388). عزت نفس عبارت است از احساس ارزشمند بودن که از مجموع افکار، احساس‌ها، عواطف و تجربیات هر فرد در طول زندگی ناشی می شود. (شجری،1392).
شاید برای شما نیز پیش آمده باشد که بهچیزی نیاز داشته اید، ولی برای حفظ آبرو و موقعیت خویش، آن را با کسی مطرح نساخته اید. یا گاهی مشکلی برایتان پیدا شده ، اما آن را در حدی نساخته اید که برای چاره جویی و حل آن، آن را با کسی در میان بگذارید.
آیا تاکنون شده است که برای روبرو نشدن با یک نفر ناباب، راه خود را کج کنید، و برای دهان به دهان نشدن با یک فرد هرزه . هتاک، دندان روی جگر گذاشته، حتی به دفاع از خویش نپرداخته اید؟
این ها و نمونه هایی دیگری از این قبیل، شواهدی بر روحیه ی متعالی است که از آن با عزت نفس یاد می کنیم. جان آدمی عزیز است و رفاه و برخورداری، دوست داشتنی است؛ اما انسانیت انسان بالاتر از هر چیز است و شخصیت و آبرو قیمتی بسیار بالاتر از مال و اندوخته دارد. کرامت نفس نیز، ارزشی برتر از معادلات و محاسبات منفعت گرایانه و مادی دارد.
وقتی انسان به چیزی طمع می بندد، بخشی از انسانیت والای خویش را در معرض خطر و تلف شدن قرار می دهد تا ان خواسته را برآورده سازد. گاهی هم حق و دینو شرف و کرامت نفسف زیر پا گذاشته می شود تا آن مطلوب و خواسته به دست آید. آیا به راستی خواسته های نفسانی تا این حد مهم است که در چنین معامله زیانباری پی گیری شود؟
چگونه می توان به خواسته های دل، بی حساب و بیحدو مرز رسید، بی آنکه از معنویت و کمال و ارزش، چیزی را فدا کرد و از دست داد؟
صاحبان عزت نفسف هرگز آبروی خود را به کف نانی نمی فروشند و به خاطر مناعت طبع، هرگز خواسته های دل را زمینه ساز حقارت، زبونی و خفت و خواری نمی کنند.(محمدی،1393)
با توجه به مفاهیم مطرح شده عزت نفس ارزیابی و قضاوت فرد از ارزشمندی خود می باشد و به نگرش مثبت یا منفی شخص از خود دلالت دارد، در صورت ارزیابی مثبت، عزت نفس فرد افزایش و در صورت ارزیابی منفی عزت نفس فرد کاهش می یابد.
2-3-1- بهای وجود:نماد دیگری از عزت نفس، آن است که انسان، پاسدار کرامت وجودی خویش باشد و ارزش فوق مادی خود را با خواسته های حقیر و هوس های ناپایدار و درخواست های ذلت بار، لکه دار نسازد. عزت به معنای صلابت، استواری، نفوذ ناپذیری، تسخیر نشدن، فرونپاشیدن، سست نشدن و سست نبودن است. انسانی عزیز است که به پستی ها و حقارت ها راه ندهد که در زمین دل و جان و زمینه شخصیت او نفوذ کند. کسی عزت نفس دارد که هویت انسانی خویش را در مقابل ضربه های خرد کننده ی فسادها و تباهی ها حفظ کند و این جز در سایه خودشناسی و آگاهی به ارزش انسانی و والایی جایگاه معنوی انسان فراهم نمی شود.
انسان خود را با چه چیزی مقایسه می کند و به چه چیزی می فروشد و خود را به چه می دهد و چه می گیرد؟اصلا انسان به چه و چند می ارزد؟
حضرت علی (ع) در سخن زیبا و بلند و شیوایی، در بیان جایگاه رفیع انسان و ارزش وجودی او می فرماید: «انه لیس لانفسکم ثمن الا الجنه، فلا تبیعوها الا بها»: (بدانید که برای جانها و وجودهای شما، قیمت و بهایی جزبهشت نیست. آگاه باشید و خود را جز به بهشت نفروشید.)کسی که این جایگاه را بشناسد و از آن مراقبت کند، هرگز به پستی و حقارت و طمع و ذلت کشیده نمی شود و گوهر خود را به تمنیات نفسانی و خواهشهای مادینمی فروشد. عزت نفس، مانع می شود که انسان آگاه، خود را ارزان بفروشد.
2-3-2- خواستن، پل ذلت:کیان وجودی انسان، گاهی به خاطر طلب در هم می شکند. هر کس می کوشد خود را کامل و بی نیاز و بزرگوار جلوه دهد و شخصیت خویش را نگهبان باشد. ولی گاهی افراد سست اراده و طماع در برابر خواستن، آن گوهر را از کف می دهند.
خواستن ، سنداحتیاج است و نشانه فقر و ناداری، گاهی یک آبرو در گرو یک خواستقرار داردو با گشودن دست نیاز ، آن آبرو و حیثیت سالیان دراز، یکباره بر خاک می ریزد و بر باد می رود.
امام علی (ع) فرموده است:«ماء وجهک جامدتقطره السوال، فانظر عند من تقطره؟»: ( آبروی تو، جامد است و با سوال و درخواست ، قطره قطره می ریزد. بنگر که قطرات آبرو را پیش چه کسی می ریزی!
و چه زیبا گفته است صائب تبریزی:
دست طلب چو پیش کسی می کنی دراز پل می کشی که بگذری از آبروی خویش.
بدترین وضع،آن است که حرص وطمع وتکاثرو افزون طلبی، انسان را بهخواستنوادار سازد وبرای دست یافتن به آنچه که ندارد،دست به هرکاری بزند وپیش هرکس وناکسی کوچک شود والتماس وخواهش کند وکوچک شود،غلام وچاکراین وآن گردد،تاازاین رهگذر،چیزی بر، داشتههایش بیفزاید ویابه برخی ازخواستههایش برسد.
مگر دنیا چه اندازه می ارزد که انسان،اعتباروشرف خود رادر گرو آن بگذارد؟
مگر پول،چقدر مقدس است که انسان،عزت نفس خویش رابا آن مبادله کند؟
آیا باید به هر خواسته ای رسید؟وهرچه رادلخواست،باید تامین کرد؟پس عفاف وکف نفس وکنترل غرایز وتمنیات ومهار زدن برحرص وآز،برای کجاوکی وچه کسانی است؟!در این داد و ستد،چه می دهیم وچه به دست می آوریم؟سخنی زیبا ازحضرت علی(ع)نقل شده است:«واکرم نفسک عن کل دنیه وان ساقتک الی الرغائب،فانک لن تعتاض بماتبذل من نفسک عوضا»؛خویشتن را از هرچه که پست باشد،والاتر بدان و پرهیز کن.هر چند تو را به خواسته ها و آمالت برساند. چرا که تو هرگز از آنچه که از خویش می دهی چیزی عوض نخواهی یافت.
مسئله بر سر شرافت و کرامت انسان است . وقتی در این داد و ستد، در مقابل دنیا و خواهش های نفسانی قرار گرفت و بخشی از آن به هدر رفت و تباه شد، دیگر جایگزینی برای آن پیدا نخواهد شد. چه بسیار عزیزانی که در چاه «خواستن» افتاده اند و چون با طناب دیگران بیرون آمدند و به خواسته های نفسانی رسیدند، زیر بار منت دونان ماندند و عزت خویش را در همان چاه وا نهادند و کرامت را با وابستگی به دیگران معامله و مبادله کردند.نخواه ، تا عزیز بمانی . طمع مدار ، تا سربلند باشی و قانع باش ، تا اسیر نگردی .
این رهنمود مولای آزادگان حضرت علی (ع) است که فرمود:«القناعه تودی الی العز» قناعت ، عزت می آورد . و نیز سخن او است که : «العز مع الیاس»عزت ، همراه با نا امیدی از دست مردم است. به آنچه داری قانع باش و به داشته هایت بساز ، تا عزیز باشی.(محمدی،1392)
2-3-3- حفظ گوهر عزت:نگهبانی از گوهر عزت و کرامت، وظیفه است. نباید خود را در معرض تحقیر و توهین قرار داد . انسان باید از کاری که به معذرت خواهی وادار شود پرهیز کند ، تا از این طریق، وجهه و آبرو و اعتبارش صدمه نبیند. معاشرت بزرگوارانه ، برای مصون ماندن از تعرض و دشنام و نااهلان ، نگهبانی از عزت نفس است. رسیدن به این هدف، تنظیم خواصی را در روابط انسان با دیگران می طلبد ، رابطه ای بر مبنای هوشیاری و حفظ عزت و مناعت و زیر پا گذاشتن طمع ها و خواهش ها.
باید چنان زیست که به پرداخت جریمه ، مجبور نشد، باید چنان کار کرد ، که مورد توبیخ و ملامت قرار نگرفت، باید آن گونه رفتار کرد که از سوی دیگران ،توهینی به انسان صورت نگیرد. حداقل، بخشی از این ها به دست ماست البته نه به این معنا که انسان از انجام وظیفه گفتاری و کرداری و موضع گیری در جای مناسب شانه خالی کند، بلکه موجبات وهن و توهین نسبت به خویش و تحقیر شدن در حضور جمع را فراهم نیاورد.
هم در برخورد با قدرتمندان باید عزت دینی خود را پاسدار باشیم، هم در مواجهه و معاشرت با پولداران ، از رفتار ذلیلانه و حقیرانه پرهیز کنیم. اینگونه می توان موسی عزت را در برابر فرعون قدرت، سربلند نگه داشت.اگر کسی، ثروتمندی را بهخاطر پولش احترام کند، دین و شرافت خود را زیر پاهای خویش ، له کرده است به تعبیر حضرت علی (ع): «من اتی غنیا فتواضع له لغناه ذهب ثلثا دینه» هر کس نزد ثروتمندی رود و به خاطر توانگری و ثروتش در مقابل او کرنش و فروتنی کند، دو سوم دینش رفته است!شگفتا که آیین یک انسان، از کجاها لطمه می خورد که به خیال هم نمی رسد.این منش و رفتار را باید به کودکان آموخت، تا با عزت نفس بار آیند و در مقابل دارایان(ثروت مندان)، احساس حقارت و کوچکی و ذلت نکنند.اگر نسل نوجوان ما، مفهوم کرامت، انسان و مناعت تبع و عزت نفس را در نیابد، با روح کوچک و همت محدود و چشمی همیشه گرسنه، اسیر دنیاداران می شوند.بزرگترین خدمت به فرزندان، تعالی بخشیدن به همتها و غنا بخشیدن به شخصیت وجودی آنها است. در سایه چنین تربیتی، صاحبان روحهای بلند و وارسته ، اینگونه طلب ها را تلخ و دشوار می یابند و به آن تن نمی دهند. در دیوان منسوب به حضرت علی (ع) شعری است با این مضمون: «جابجا کردن صخره ها از قله کوهها، نزد من از تحمل منت مردم محبوب تر است. من تلخی همه اشیاء را چشیده ام. هیچ چیز، تلخ تر از سوال و در خواست نیست» و به قول ناصر خسرو :
به آب روی ، اگر بی نان بمانم.بسی به زان که خواهم نان ز دونان
2-3-4- اهمیت عزت نفس:همه انسان‌ها صرف نظر از سن، جنسیت، زمینه فرهنگی، جهت و نوع کاری که در زندگی دارند، نیازمند «عزت نفس» هستند، که در این راستا عزت نفس بر همه سطوح زندگی انسان اثر می گذارد.
اهمیت مناعت طبع و عزت نفس در وجود هر شخص به هر نحوی که خودش فکر و تصور می کند در کارها، وظایف روزانه و غیره به طور قطع جلوه گر خواهد شد. پاسخ به حوادثی که برای هرکس رخ می دهد نشانگر آن است که به چه نحو درباره خویشتن فکر و قضاوت می کند. واکنش در برابر حوادث زندگانی دیدگاه شخص را در برابر آن حوادث نشان می دهد. لذا داشتن عزت نفس و مناعت طبع نه تنها کلید موفقیت و فقدان آن سبب شکست است، بلکه موجب می شود تا شخص خود و دیگران را بهتر بشناسد. داشتن مناعت طبع و بلند نظری همانا احساس اطمینان به زندگی است. یعنی دارا بودن صلاحیت و شایستگی و ارزشیابی است و برعکس اگر در عزت نفس و مناعت طبع نقصانی وجود داشته باشد، انسان خود را به عنوان یک وصله ناجور و ناهماهنگ نسبت به زندگی احساس می کند. (براندن، 1374)
یکی از نیازهای اساسی انسان، داشتن عزت نفس سالم است و چیزی است که ما پیوسته برای رسیدن به آن تلاش می کنیم. بهترین سرمایه گذاری در زندگی ارتقاء عزت نفس است. نظر فرد نسبت به خویشتن و حس عزت نفس به تدریج در طول زندگی تکامل پیدا می کند. این حس از کودکی آغاز و طی مراحلی که به تدریج پیچیده تر می شود، پیشرفت می کند. فرد در هر یک از مراحل عقاید، احساس‌ها و بالاخره افکار پیچیده جدیدی نسبت به خویشتن دارد و در مجموع همه این‌ها موجب می شود که وی به طور کلی خویش را موجودی ارزشمند یا بی کفایت بداند. (شیهان، 1378).
شناخت ویژگی‌های شخصیتی، قابلیت‌ها، توانایی‌ها یا خودپنداره از مهم ترین مسائل بهداشت روانی است. تصور مثبت و متعادل از خود نشانه سلامت روانی و تصور منفی به معنی روان ناسالم است. البته بیشتر افراد به ارزشیابی ثابت، استوار و به طور معمول عالی و خوب از خودشان تمایل دارند، روان شناسی، جامعه شناسی و در سطح متعالی تر یعنی، دین بر اهمیت عزت نفس مثبت تأکید دارد. بررسی‌های گوناگون روان شناسی حاکی از آن است که چنانچه نیاز به عزت نفس ارضاء شود، نیازهای گسترده تری همچون نیاز به آفریدن، پیشرفت و پرورش استعدادهای بالقوه نیز رشد خواهند کرد. هنگامی که احساس خوبی نسبت به کارشان دارند، می توانند با اطمینان و مسئولیت‌های کاری مواجه شوند و از عهده آنها برآیند. برخورداری از اراده و اعتماد به نفس، قدرت تصمیم گیری و ابتکار، خلاقیت و نوآوری، سلامت فکر و بهداشت روان، رابطه مستقیمی با میزان و چگونگی عزت نفس و احساس خودارزشمندی فرد دارد. (اسماعیلی، 1380).
سازمان‌های امروزی نه تنها به دانش و اطلاعات بسیار وسیع تری نیاز دارند، بلکه به استقلال، خوداتکائی، اعتماد به خود و توانایی ابتکار بسیار بیشتری نیازمندند، به عبارت دیگر، عزت نفس بسیار بیشتری نیاز دارند. معنای این حرف این است که در بخش‌های وسیع مؤسسات و سازمان‌ها به اشخاصی نیاز است که از عزت نفس کافی برخوردار باشند. به لحاظ تاریخی این یک پدیده جدید و بدیع است. (براندن، 1386).
2-4-وجه تمایز عزت نفس و اعتمادبه نفس:اعتماد به نفس و عزت نفس مفاهیم پیچیده ای هستند و با وجود اینکه به یکدیگر مرتبط هستند اما دقیقاً شبیه به هم نیستند. این در حالی است که این دو عبارت به جای یکدیگر به کار برده می شوند. تعریف اعتماد به نفس بسیار محدودتر از عزت نفس است، اما به طور کلی ، اعتماد به نفس به عقیده یک فرد درباره توانایی ها و اسنادهای او در توجه به ابعاد خاص خود یا موقعیت های خاصی که با آن مواحه می شود، برمی گردد که به اعتماد به نفس فرد اشاره دارد. اما عزت نفس به معنای داشتن احساس ارزشمندی یا احساس خوبی در مورد خود و یا احساس کارآیی یا شایستگی تعریف شده است. عزت نفس اعتماد به توانایی هایمان برای فکر کردن، اعتماد به توانایی هایمان در مقابله به چالش های بنیادی و اساسی زندگی و اعتقاد به حق مان برای موفقیت و شادکامی و همچنین احساس شایستگی، استحقاق دفاع از نیازها و خواسته ها و دستیابی به ارزش اطلاق می شود. مثلاً یک فرد ممکن است به طور کلی یک سطح ثابت از عزت نفس را دارا باشد؛ اما وقتی در مقابل یک گروه بزرگ از تماشاگران قرار می گیرد اعتماد به نفسی نداشته باشد.( سایت مددکاری اجتماعی)
2-5- عزت نفس از دیدگاه اسلام و قرآن:در این مبحث به دیدگاه اسلام و قرآن در مورد عزت نفس پرداخته می شود.
در اسلام واژه‌ي عزت نفس با اصطلاحات مختلف از جمله:كرامت نفس احترام نفس،هويت نفس،شرافت نفس و نفاست نفس آمده ولي همگی مفهوم واحدي را بيان مي كنند(سوري-هاشمي،1386) عزت نفس یکی از لوازم زندگی موفقیت آمیز است. فردی که می خواهد در راه اهداف والای خویش تمام مشکلات و موانع را از سر راه خود برداشته و به مراحل تعالی و تکامل برسد، باید عزت و کرامت نفس داشته و این موهبت خدادادی را در وجود خود بارور کند. ریشه بسیاری از محرومیت ها، ناکامی ها، عدم موفقیت ها، انتخاب راه های خلاف عرف و شرع، شکستن هنجارهای مقدس جامعه، خیانت ها، جنایت ها و بزهکاری های گوناگون را می توان در نداشتن عزت نفس و وجود عقده حقارت جستجو نمود.
الف)عزت نفس در قرآن مجید:
قر آن مجیددر سه مورد، همه را از آن خداوند می‌داند و می‌فرماید:«ولله العزة و لرسوله وللمؤمنین»(منافقون، 8) یعنی عزت، مخصوص خدا، رسول او و مؤمنان است. این آیه بیانگر آن است که عزت نفس، از صفات الهی است. آنان که عزت نفس بالایی دارندمظهر یکی از صفات الهی هستند.
خداوند در آیه ای دیگر می فرماید:«أیبتغون عندهم العزة فان العزة لِله جمیعاً»(نساء، 139) یعنی، اینکه آیا آنان (منافقان) عزت را نزد غیر خدا می جویند، با اینکه قطعاً همه عزت نزد خداست. و خداوند متعال در آیه ای دیگر نیز می فرماید:« من کان یرید العزة فلله العزة جمیعاً»(فاطر، 10)یعنی، کسی که خواهان عزت است (باید از خدا بخواهد چرا که)تمام عزت برای خدا است.
پس نتیجه می گیریم که داشتن عزت نفس صفت الهی است و مؤمنین عزت را باید از خدا بخواهند.
ب)عزت نفس از دیدگاه معصومین (علیهما سلام):
یکی از موضوعاتی که در اخلاق اسلامی می توان پایه و محور همه تعلیمات اخلاقی- اسلامی قرار داد و در متون اسلامی روی هیچ موضوعی به این قدر تکیه نشده است، اصل کرامت و عزت نفس است. در اسلام به تکریم عزت نفس بسیار اهمیت قائل شده است، آن هم با کلمه نفس به مانند این کلام گوهر بار مولا علی (ع) در نامه سی و یکم نهج البلاغه که می‌فرمایند(اکرم نفسک عن کل ذنبه) یعنی نفس خود را از هر پستی گرامی دار. از نظر اسلام، انسان موجودی شریف و باارزش است. انسان جانشین خداوند متعال در روی زمین است. دین اسلام انسان را اشرف مخلوقات می داند و به او سفارش می کند که خود را بشناسد و بر قدر و منزلت خویش واقف گردد. و چون این شناخت و وقوف بر منزلت، آدمیرا به سرمنزل عزت رهنمون می سازد؛ از نظر اسلام این شناخت هم در پی نیل به سمت خداوند سبحان حاصل می شود.(شجری،1392)
حضرت علی (ع) در وصیت نامه ای خطاب به فرزند بزرگوارش امام حسن (ع) می نویسندکه:پسرکم! نفس خود را گرامی و محترم بداراز اینکه به پستی دچار شود، زیرا اگر نفس خود را باختی و از دست دادی دیگر هیچ چیز نمی تواند جای آن را پر کند.
نبی اکرم (ص) می فرمایند که «أطلبوا الحوایج بعزة الانفس» یعنی خواسته‌های خود را با عزت نفس بخواهید. انسان به انسان نیاز پیدا می کند ولی فرمود: اگر حاجتی دارید هیچوقت پیش کسی، با ذلت حاجت نخواهید، با عزت نفس بخواهید، یعنی عزت خودتان را لکه دار نکنید(مطهری، 1375)
امام حسین (ع) داشتن عزت نفس را یکی از صفات ضروری مؤمنین دانسته می فرماید:«ایاک و ماتعتذر منه فان المؤمن لایسیء و لا یعتذرو المنافق کل یوم یسیء و یعتذر؛ از انجام کارهایی که نیاز به پوزش دارد بپرهیز، زیرا مؤمن نه کار بد می کند و نه پوزش می طلبد، ولی منافق هر روز کار بد انجام می دهد و پیوسته عذرخواهی می کند» در سیره وسخن امام حسین(ع) موارد زیادی می توان یافت که آن گرامی در آن موارد، با شیوه های مختلف در صدد پرورش و تقویت عزت نفس در نهاد افراد بوده است.از جمله آنکه حضرت بر تکریم و احترام و نوازش و محبت به کودکان بیشتر توصیه می فرمودند؛ چرا که تکریم شخصیت کودک روحیه خودباوری و اعتماد به نفس را در وجود آنان تقویت کرده و زمینه رشد اخلاقی و ایجاد صفات نیک را در وجودشان فراهم می آورد و آنان را در آینده شخصیتی مستقل، خودباور و دور از عقده حقارت بار خواهد آورد. از سیره های دیگر اماممی توان به پیشی گرفتن در سلام و همچنین بکار بردن کلمه سلام در مواجهه با اشخاص قبل از هر سخنی، اشاره کرد. چون که سلام کردن موجب تقویت حس خودباوری و عزت نفس در کسی که به او سلام می شود خواهد شدو فردی که سلام داده و درود می فرستد شایستگی و جایگاه خود را در منظر دیگران باور می کند.
امام در جای دیگرمی فرمایند: «موت فی عزة خیر من حیات فی ذل»مردن در سایه عزت بهتر است از زندگی با ذلت. از این جهت است که وقتی ما به واقعه عاشورا نگاه می کنیم سرتاسر عزت و شرف و مردانگی را می بینیم. آنچه می بینیم، تن ندادن به خفت وخواری است.(پاکنیا،1391)
امام‌هادی(ع)در حدیثی می فرمایند:«من‌هانت علیه نفسه فلا تأمن شره» از شر کسی که خود را سبک شمارد، ایمن مباش. بترس از آدمی که خودش برای خودش قیمت قائل نیست، آن کسی که حس کرامت نفس، این سرمایه عظیم را از دست داده، انسانی است که باید از او کناره گیری کرده و از او باید دوری کرد.آدمی که احساس شرافت و کرامت در خود نمی کند، از شر او ایمن مباش و بیان شده که از همه بلند مرتبه تر و عظیم القدرتر کسی است که برای تمام دنیا به اندازه نفس خود ارزش قائل نیست.(البته این مطلب حمل بر نفس پرستی نیست چونکه انسان نفس پرست خصلت‌ها و خصوصیاتی متفاوت از انسان‌های باعزت داراست). از همه مردم عظیم تر آن کسی است که اگر تمام دنیا را یک طرف بگذارند، و کرامت و عزت نفس را طرف دیگر، او خودش و عزت نفس خودش را بر تمام دنیا مقدم می دارد، یعنی حاضر نیست شرافت و کرامت خود را لکه دار کند در مقابل اینکه تمام نعمت‌های دنیا را به او بدهند.(شجری،1392)
بنابراین برای حفظ اجتماع مسلمانان و تقویت ارتباط دینی، عاطفی و فرهنگی میان افراد جامعه و جلوگیری از شیوع گناه و انواع خلاف ها، باید روحیه عزت و کرامت نفس را در جامعه پرورش داده و تقویت نمود.
از امام‌هادی(ع) نقل است که می فرمایند:«و أعزنی و لاتفتن بالکبر»یعنی:خدایا من را با عزت بفرما و مرا دچار کبر مکن. عزت نفس برای همه انسان‌ها یکی از بزرگترین فضایل اخلاقی است و باعث تأثیرات مثبت در وی و عملکرد او می شود. عزت نفس در دین اسلام علاوه بر اینکه امری فردی است، اثرات اجتماعی را هم بدنبال دارد. در دین اسلام عزت نفس تبعات مثبتی را بدنبال دارد و داشتن آن برای هر فرد یک عامل موفقیت محسوب می شود. برخی از تبعات عزت نفس از دیدگاه معصومین عبارتند از:
1)عاملی برای پرهیز از نگاه و خواری قلمداد می شود.
امام علی (ع) می فرمایند: کسی که نفس شرافتمند و باعزت دارد، هرگز آن را با پلیدی نگاه، خوار و پست نخواهد کرد. و در جایی دیگر می‌فرمایند: کسی که فرومایه و خود کم بین است از کارهای پست و موهن جدایی ندارد.
2)عاملی برای رعایت حقوق دیگران است.
امام‌هادی(ع) می فرمایند: بترس از آدمی که خودش برای خودش اهمیت ندارد، آدمی که احساس شرافت و کرامت در خود نمی کند از شر او ایمن مباش.
3)عزت نفس عاملی برای مقاومت در مقابل سختی‌ها و مصائب است.
4)عزت نفس انسان را از قید و بند لذات زودگذر می رهاند و توجه فرد را بهارزش‌های واقعیت وامیدارد.
5)عزت نفس در مقابل ذلت نفس و خواری و تکبراست.
امام صادق(ع) می فرمایند:متکبر چنین رفتاری را فقط به واسطه ذلت و خواری که در درون احساس می کند انجام می دهد.
استقلال و عزت نفس از بزرگترین مقامات کمال روحانی است که در قید اسارت نفس و شهوات در انسان پیدا نمی شود. عزت نفس که عامل رشد است با تکبر و خودبینی که عامل انحطاط آدمی است فرق دارد. تکبر، انسان را از کمالات ظاهری و باطنی و از لذات دنیوی و اخروی باز می دارد. رسول اکرم(ص) می فرمایند:« لن یدخل تاجنه من فی قلبه مثقال حبة من خردل من کبر» یعنی: کسی که در دلش به اندازه دانه خردلی کبر و خودخواهی باشد، هرگز داخل بهشت نمی شود.(موسسه نشر آثار امام خمینی (ره) 1376، به نقل از سوری و‌هاشمی، 50)